Ce travail concerne une étude expérimentale du comportement hygrothermique de matériaux bio-sourcés sous la forme de briques de terre comprimée (BTC) et de briques de terre stabilisée (BTS). Nous avons déterminé les propriétés thermo-physiques et les isothermes de sorption de ces matériaux et évalué l'influence de l'ajout de stabilisants chimiques (ciment et chaux), sur leurs conductivités thermiques et leurs capacités hygroscopiques. Cette étude est complétée par une modélisation et une simulation numérique des transferts de chaleur et de masse dans une cavité ventilée dont l'une des parois verticales est composée de BTC. Les transferts hygrothermiques dans la paroi, assimilée à un milieux poreux, et dans la cavité ventilée sont décrits respectivement par le modèle de Luikov et les équations classiques de la convection mixte. Ces équations de transferts sont résolues par une méthode implicite aux différences finie, la méthode itérative de Gauss-Seidel et l'algorithme de Thomas. Nous avons analysé l'influence de la température, de l'humidité relative et de la vitesse de l'air ambiant, la densité du flux de chaleur appliqué sur la face externe de la paroi ainsi que la nature du matériau bio-sourcé sur les transferts hygrothermiques dans cette paroi et l'écoulement d'air dans la cavité. Les résultats montrent que la stabilisation chimique augmente la conductivité thermique de la BTC et réduit sa capacité de sorption. L'accroissement de la densité du flux de chaleur appliqué sur la face externe de la paroi de BTC provoque une augmentation des transferts de chaleur par mode latent et sensible entre la face interne de cette paroi et l'air qui s'écoule dans la cavité. / This work concerns an experimental study of the hygrothermal behavior of compressed earth bricks (CEB) and stabilized earth bricks (SEB). We determined its thermo-physical properties and sorption isotherms and evaluated the impact of the chemical stabilizers (cement and lime) addition on their thermal conductivities and hygroscopic capacities. This study is complemented by a modeling and numerical simulations of heat and mass transfers in a ventilated cavity one of its vertical walls is composed of CEB. The heat an mass transfers in this wall, assimilated to a porous medium, and in the ventilated cavity are respectively described by the Luikov model and the mixed convection equations. The transfer equations are solved using an implicit finite difference method, the Gauss–Seidel method and the Thomas algorithm. We have analyzed the effects on the heat and mass transfers within this wall and in the cavity of the temperature and relative humidity air, the inlet air velocity in the cavity and the heat flux density applied on the external face of the vertical wall composed of CEB. These results show that chemical stabilization increase the thermal conductivity of CEB and leads to a reduction in moisture sorption capacity. The increase of the heat flux density applied to the external face of the wall composed of CEB leads to an augmentation of the latent and sensible heat transfers between the inner face of this wall and the air flowing in the cavity.

Uma climatologia de 21 anos dos Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOLs) sobre a região NEB foi realizada com o intuito de obter um melhor entendimento dos processos dinâmicos e sinóticos do ciclo de vida destes sistemas, incluindo gênese, crescimento/decaimento, trajetória e dissipação. Adicionalmente, foi avaliada a eficiência do modelo de mesoescala WRF em simular este tipo de sistema. A identificação dos DOLs foi obtida de forma subjetiva através de imagens de satélite no canal infravermelho e campos de linhas de corrente e vorticidade relativa nos níveis de 1000, 850, 700, 500 e 200 hPa da reanálise do ERA-Interim. Neste período foram identificados 518 eventos de DOLs, onde 97% (3%) dessas ondas atingiram (não atingiram) a região do NEB, 64% (36%) foram convectivas (não convectivas) e 14% (86%) atingiram a região da Amazônia. Os principais sistemas que deram origem aos DOLs foram: Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN), Frentes Frias (FF) e conglomerados convectivos provenientes da costa oeste da África (AF). Além destes, a interação entre os sistemas AF/FF, AF/ZCIT, AF/VCAN e ZCIT/FF estiveram associadas a sua formação. Em média, foram observadas aproximadamente 25 ondas por ano, com máxima (mínima) frequência compreendida entre os meses de Março a Agosto (Setembro a Fevereiro) e, com pronunciada variabilidade interanual. O ciclo de vida dos DOLs foi avaliado de forma objetiva a partir de um método automático de identificação e rastreio (TracKH), onde dos 518 eventos identificados na análise subjetiva, conseguiu capturar 342 ondas ( ~ 66%). A partir desta detecção, uma análise foi feita no nível 850 hPa para determinar as características típicas do seu ciclo de vida, que mostra um pico proeminente entre as longitudes de 35°W e 15°W e latitudes de 20°S e 5°N associado a densidade de gênese. A trajetória e dissipação se concentraram sobre a costa leste do NEB, entre os estados de Alagoas e Rio Grande do Norte, porém a dissipação diminuía a medida que adentrava ao continente. Os padrões sinóticos associados aos DOLs foram analisados através da anomalia de composição durante o período de máxima (úmido) e mínima (seco) frequência desde 3 dias antes até um dia após os DOLs atingirem a costa do NEB. Durante o período úmido, a circulação associada aos DOLs apresentou anomalia ciclônica e confluente, vorticidade negativa e convergência até médios níveis, enquanto que em 200 hPa apresentou apenas a característica do cavado. Por outro lado, para o período seco, estas características foram observadas somente em baixos níveis. Anomalias negativas de movimentos verticais e temperatura e positivas de umidade foram observadas associadas aos DOLs nas duas estações, porém atingindo maiores altitudes durante o período seco. A composição de precipitação indicou que os DOLs são responsáveis por um acréscimo de 16% (4%) durante a estação úmida (seca). As características típicas dessas ondas foram: período médio de 8 (73) dias, comprimento de onda de aproximadamente 4500 (5500) km e velocidade de fase da ordem de 6,5 (0,9) m.s-1, para o período úmido (seco). O modelo WRF simulou os padrões sinóticos, a precipitação e as características típicas associadas aos DOLs de forma coerente, sendo comparado aos resultados do Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), porém com maior intensidade, para os eventos de 11 e 17 de junho de 2006. / A 21-year climatology of Easterly Wave Disturbances (EWDs) over NEB region was constructed in order to obtain a better understanding of dynamic and synoptic processes life cycle of these systems, including genesis, growth / decay, trajectory and dissipation. Moreover, we evaluated the efficiency of WRF mesoscale model to simulate this type of system. The identification of EWDs was obtained subjectively through satellite images in infrared channel and fields of streamlines and relative vorticity at the levels 1000, 850, 700, 500 and 200 hPa from ERA-Interim reanalysis. During this period, 518 EWDs were identified, where 97% (3%) of these waves hit (not hit) the NEB region, 64% (36%) were convective (non-convective) and 14% (86%) reached the Amazon region. The main systems that gave rise to DOLs were: Intertropical Convergence Zone (ITCZ), Upper-Tropospheric Cyclonic Vortices (UTCV), Cold Fronts (FF) and convective clusters from the west coast of Africa (AF). In addition, the interaction between systems AF/FF, AF/ITCZ, AF/UTCV and ITCZ/FF were associated with their formation. On average, we observed approximately 25 waves per year, with maximum (minimum) frequency between the months of March to August (September to February) and, with pronounced interannual variability. The life cycle of EWDs was evaluated objectively using an automatic method for the identification and tracking (TracKH). From the 518 events identified in the subjective analysis, TracKH was able to capture 342 waves (~ 66%). From this detection, an analysis was made at 850 hPa level to determine the characteristics of their life cycle, which shows a prominent peak around of 35°W-15°W and 20°S-5°N associated with density genesis. The trajectory and dissipation have concentrated over east coast of the NEB, between the states of Alagoas and Rio Grande do Norte, but the dissipation decreased once the systems enter the continent. The synoptic patterns associated with EWDs were analyzed by composing anomaly during the period of maximum (wet) and minimum (dry) frequency from 3 days before until one day after the EWDs reaching the NEB coast. During the wet period, the circulation presented cyclonic and confluent anomaly, negative vorticity and convergence at all levels except at 200 hPa which only showed a trough characteristic while for the dry season, this feature was only observed at low levels. Negative anomalies of vertical movements and temperature and positive humidity associated with EWDs were observed in both seasons, but reaching higher elevations during the dry period. The precipitation composition indicated that the EWDs are responsible for an increase of 16% (4%) during the wet season (dry). Typical characteristics of these waves were: mean period of 8 (73) days, wavelength of about 4500 (5500) km and phase velocity of about 6.5 (0.9) m.s-1 for the wet period (dry). The WRF model simulated the synoptic patterns, precipitation and the typical features associated with EWDs in a coherently manner when compared to the results of the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), but with greater intensity to the events of 11 and 17 June 2006.

A dinâmica sedimentar sobre um trecho da plataforma continental leste brasileira foi analisada através da abordagem combinada entre a análise do clima de ondas (WAVEWATCH III), modelagem da propagação das ondas para águas rasas (MIKE 21 SW) e aplicação de equações que estimam o transporte de partículas em função da tensão de cisalhamento causada pelas ondas sobre o fundo marinho. Assim, baseado no clima de ondas da região, são estimados os potenciais de mobilidade sedimentar como resposta a diversas condições forçantes. O clima de ondas em frente a Ilhéus é caracterizado pela predominância de ondas do quadrante leste (60%), com 20% provenientes de sudeste e 15% de sul. Em frente a Caravelas, o espectro de ondas é caracterizado por 40% de ondas de leste, 15% do quadrante sudeste e 35% provenientes de sul. O clima de ondas é influenciado pelas descontinuidades na largura da plataforma continental nesse trecho da costa, atenuando a influência das ondas de swell provenientes do quadrante sul em frente a Ilhéus. Os resultados indicam mobilidade sedimentar até 50 m de profundidade na plataforma de Ilhéus e até 20 m na plataforma de Abrolhos ao longo do ano, no entanto, eventos esporádicos mais energéticos são capazes de mobilizar sedimentos até cerca de 200 m de profundidade na plataforma de Ilhéus e até 100 m na plataforma de Caravelas. A mobilidade de partículas de maiores dimensões, como os rodolitos da plataforma de Abrolhos, maior campo de rodolitos conhecido do mundo, foi analisada através do parâmetro de Shields, que leva em consideração tamanho e densidade das partículas. Os resultados indicam que a mobilidade dos rodolitos de Abrolhos está principalmente condicionada pela ocorrência de eventos mais energéticos, especialmente no outono. As regiões com maior mobilidade são a porção norte, próxima a quebra da plataforma e a porção centro-sul da plataforma, ambas com profundidades entre 20 e 40 m. O detalhamento do conhecimento sobre o transporte de sedimentos na plataforma continental leste brasileira contribui para o entendimento na dinâmica sedimentar na região. A morfologia complexa da plataforma, combinada com o clima de ondas incidente, são fatores fundamentais no potencial de mobilização de sedimentos. / The sedimentary dynamics on a stretch of the Brazilian continental shelf was analyzed through a combined approach between wave climate analysis (WAVEWATCH III), shallow water wave propagation modeling (MIKE 21 SW) and equations estimating the transport of particles as a function of bed shear stress by the waves. Thus, based on the wave climate of the region, sediment mobility potentials are estimated in response to several forcing conditions. Wave climate is characterized by the predominance of east waves in front of Ilhéus (60%), 20% from southeast quadrant and 15% from south. In front of Caravelas a wave spectrum is characterized by 40% from east quadrant, 15% from southeast and 35% from south. Continental shelf width discontinuity influences wave climate at Ilhéus, attenuating waves from south quadrant. The results indicate sediment mobility up to 50 m depth on the Ilhéus shelf and up to 20 m on the Abrolhos shelf along the entire year; however, more sporadic energetic events are able to mobilize sediments up to 200 m depth on the Ilhéus shelf and up to 100 m on the Caravelas shelf. Larger particle mobility, such as the rhodoliths of the Abrolhos shelf, the largest known rhodolite field in the world, was analyzed using the Shields parameter, which takes into account particle size and density. The results indicate that the mobility of Abrolhos rhodolites is mainly conditioned by the occurrence of more energetic events, especially in autumn. The regions with the greatest mobility are the northern portion, near the shelf break and the center-south portion of the shelf, both with depths between 20 and 40 m. The detailed knowledge on sediment transport in the Brazilian continental shelf contributes to the understanding of sedimentary dynamics in the region. The complex morphology of the continental shelf, combined with the incident wave climate, are fundamental factors in sediment mobilization potential.

O complexo estuarino-lagunar de Cananéia-Iguape vem sofrendo diversos impactos antrópicos desde à abertura do canal artificial Valo Grande, que alterou significativamente o setor Norte do sistema com o aumento da influência fluvial. O assoreamento da região, vem sendo um problema recorrente, impactando a pesca, o turismo e a navegação. Este trabalho visa entender a dispersão do aporte terrígeno na região a partir da modelagem numérica, com dados atualizados, para melhor reprodução da simulação no estuário. Os resultados do modelo mostraram altas concentrações dos componentes biogeoquímicos no setor Norte do sistema e baixa influência da maré, ocasionando alta retenção destes elementos na região. O setor Sul apresentou baixa influência do rio e alta influência marinha, com valores de silicato e fosfato dissolvidos e matéria inorgânica em suspensão dentro do esperado para um sistema estuarino preservado. O modelo apresentou um bom comportamento para a região, com bons resultados hidrodinâmicos e de qualidade da água. Ressalta-se a importância de um contínuo monitoramento da região e o uso de modelo para acompanhar o desenvolvimento geomorfológico e as alterações biogeoquímicas do estuário para auxiliar em medidas preventivas com o intuito de minimizar o impacto antrópico no sistema. / The estuarine-lagoon complex of Cananéia-Iguape has suffered several anthropic impacts since the opening of the Valo Grande artificial channel, which significantly altered the northern sector of the system with the increase of fluvial influence. The silting up of the region has been a recurrent problem, impacting fishing, tourism and navigation. This work aims to understand the dispersion of the terrigenous contribution in the region with numerical modeling and updated data, for better reproduction of the simulation in the estuary. The results of the model showed high concentrations of the biogeochemical components in the northern sector of the system and low tidal influence, causing high retention of these elements in the region. The southern sector showed low river influence and high marine influence, with expected values of dissolved silica and phosphate and inorganic suspended matter for a preserved estuarine system. The model showed a good behavior for the region, with good hydrodynamic and water quality results. It is emphasized the importance of continuous monitoring of the region and the use of a model to monitoring the geomorphological development and the biogeochemical alterations of the estuary to assist in preventive measures with the intention of minimizing the anthropic impact in the system.

O presente trabalho visa caracterizar, através de experimentos numéricos, a hidrodinâmica e o transporte de sedimentos em suspensão no sistema estuarino de Caravelas e Peruípe sob diferentes condições forçantes. O sistema é formado por canais que estabelecem a conexão entre os rios Caravelas e Peruípe. Dados de nível de água e velocidade de correntes, obtidos em coletas de campo foram utilizados para aplicar e calibrar o modelo numérico MOHID. Diferentes experimentos numéricos, simulando condições de maré de sizígia e de quadratura com diferentes condições de descarga fluvial, foram realizados. A partir destas simulações foram obtidas distribuições espaciais e pontuais da concentração de sedimentos em suspensão e das correntes forçadas pela maré integradas verticalmente. Em condições de sizígia o estuário é caracterizado por correntes mais intensas e assimétricas, com dominância de vazante. As maiores concentrações médias de sedimento em suspensão ocorreram em condições de sizígia e o transporte de sedimentos resultante foi em direção ao oceano, em função do domínio das correntes de maré vazante. Os experimentos numéricos mostram que os canais que conectam os dois estuários têm papel relevante na dinâmica local. Eles possuem influência na dinâmica sedimentar do sistema estuarino. A hidrodinâmica e o balanço sedimentar do sistema são principalmente modulados pela altura da maré, com pouca contribuição do aporte de água doce. / The aim of this work is to characterize, through numerical modeling experiments, the hydrodynamics and suspended sediment transport dynamics in the Caravelas ? Peruípe estuarine system under different forcing conditions. The system comprises channels that connect the Caravelas and Peruípe rivers. Water level and current velocity data obtained through field campaigns were used to apply and calibrate the MOHID numerical model. Different numerical experiments simulating spring and neap tides with different river discharge conditions have been conducted. Based on these simulations, the hydrodynamics and spatial and temporal distributions of suspended sediment concentrations have been analyzed. During spring tide the estuary is characterized by intense and asymmetric currents (ebb dominated). The highest average suspended sediment concentration occurred during spring tide conditions, with net sediment transport being seaward. The numerical experiments show that the connecting channels play a relevant role in the local suspended sediment dynamics. The hydrodynamic and sediment balance in the system are modulated mainly by the tidal range, with little influence from the freshwater supply.

Esta pesquisa apresenta o comportamento estrutural da Catedral da Sé de São Paulo em termos de deslocamentos e de tensões a partir do desenvolvimento de um modelo numérico tridimensional simplificado e da consideração do comportamento elástico-linear dos materiais. Construção gótica do século XX, a igreja matriz é um símbolo religioso, arquitetônico e social e sua praça, palco de manifestações e de expressão popular. Seu estilo gótico e o céu abobadado são interrompidos por um espaço octogonal sobre o qual se ergue uma cúpula renascentista. Inicialmente, são abordados aspectos da arquitetura da igreja e seus principais espaços são descritos; também são apresentadas as características geométricas dos elementos estruturais e as características mecânicas dos materiais, bases para a construção do modelo matemático. Em seguida, a estrutura da igreja é analisada quanto aos deslocamentos e às tensões, tendo-se feito, além do estudo da Catedral tal qual ela é, simulações em que são retirados os arcobotantes e as torres frontais, o que permite um estudo qualitativo e quantitativo da importância destes elementos estruturais para o equilíbrio do conjunto. Verifica-se que as regiões da igreja que apresentam os maiores deslocamentos também são aquelas mais críticas em termos de tensão, e algumas fissuras encontradas na igreja podem ser relacionadas aos carregamentos considerados nesta pesquisa. Constata-se que a Catedral da Sé é bem concebida e que seus elementos principais comportam-se estruturalmente como os das catedrais góticas originais. / In this research, the structural behavior of the Cathedral of Sé in terms of displacements and stresses is presented, based on a simplified three-dimensional numerical model and the consideration of linear-elastic behavior of materials. Gothic building of the twentieth century, the Cathedral of Sé is a religious, architectural and social symbol and its square, scene of demonstrations and popular expression. Its Gothic style and vaulted sky are interrupted by an octagonal space on which stands a Renaissance dome. Initially, different aspects of the architecture of the church are discussed and its main areas are described, as well as are presented the geometric characteristics of its elements and the mechanical properties of its materials, bases for the construction of the mathematical model. In the sequence, the structure of the church is analyzed in terms of displacements and stresses, and in addition to the analysis of the Cathedral as it really is, simulations in which the flying buttresses and the front towers are removed are done, since they allow for the determination of the qualitative and quantitative importance of these structural elements to the equilibrium of the church. This research shows that the regions of the church in which the largest displacements occur are also those most critical in terms of stresses, and some of the cracks found in the building may be related to the loads considered in this study. The analysis done shows that the Cathedral of Sé is well designed and that its main elements behave structurally as those of the original Gothic cathedrals.

O paralelismo entre antigos cinturões colisionais e sistemas de riftes mais jovens é amplamente reconhecido e especialmente observado ao longo do Oceano Atlântico. A relação entre estruturas litosféricas herdadas e a nucleação de sistemas de riftes tem sido o foco de muitos estudos. Entretanto, a relação entre estruturas herdadas e estruturas neo-formadas (i.e. durante a extensão) e a estruturação de margens passivas conjugadas ainda é pouco entendida. Na presente tese, usamos uma versão muito eficiente do código computacional Lagrangiano- Euleriano de elementos finitos FANTOM para modelar fluxos termo-mecânicos acoplados visco-plásticos de forma a entender a geodinâmica do processo de rifteamento considerando os efeitos das estruturas tectônicas herdadas e da estrutura reológica na litosfera continental. Os modelos consideram quantias variadas de extensão e contração prévios para desenvolver a herança tectônico-estrutural, a qual é ou não reativada durante o desenvolvimento da margem passiva. Nossos resultados mostram que: 1) as primeiras reativações da cunha orogênica ocorrem seguindo zona de cisalhamento principal de escala litosférica (antiga sutura); 2) zonas de cisalhamento crustais (antigos cavalgamentos) são parcial ou totalmente reativadas dependendo da quantia de contração anterior; 3) com pouca contração anterior, os cavalgamentos thick-skin são eficientemente reativados e controlam a formação da margem passiva; 4) maiores quantias de contração prévia permitem que zonas de cisalhamento afastadas da sutura não dão reativadas e preservam a estrutura orogênica; 5) a reativação de zonas de cisalhamento compressivas dominam durante os estágios iniciais do rifteamento, enquanto que em estágios finais e de afinamento crustal, dominam estruturas neo-formadas. Nossos modelos ajudaram a explicar algumas características das margens passivas conjugadas do Espírito Santo - Kwanza no Atlântico Central Sul, e da margem passiva norueguesa no Mar do Norte. Nossos modelos também mostraram que diferenças reológicas entre a crosta superior e a crosta inferior causam um desacoplamento durante subducção e posterior educção. Este último processo, associado ao necking termal da astenosfera ascendente, é responsável por deixar lascas de crosta inferior no canal de subducção-educção no manto litosférico, como é evidenciado por antigas zonas de subdução fósseis associadas à margem conjugada Newfoundland-Iberia. Dessa forma, a remoção de crosta inferior em margens passivas conjugadas pode ocorrer muito antes do processo de rifteamento. / The parallelism between older collisional belts and younger rift systems is widely known and particularly portrayed along the Atlantic Ocean. In what follows, the relationship between lithospheric inherited structures and nucleation of rift systems has been focus of many studies. Nevertheless, it is still poorly understood how inherited tectonic and new-formed structures (i.e. during extension) affect the final architecture of rifted conjugate passive margins. In this thesis we use a modified highly efficient version of the Arbitrary Lagrangian-Eulerian finite- element code FANTOM to model thermal-mechanical coupled, plane-strain, viscous-plastic creeping flows to understand the geodynamics of the rifting process considering the effects of tectonic structural inheritance and rheology on the final architecture of rifted conjugate margins. The models consider different amounts of previous extension and contraction to produce the structural inheritance that is reactivated or not during rifting. Our results show that: 1) first reactivations occur along the lithospheric former suture zone; 2) upper crustal thick skinned basement thrusts are partially or fully reactivated depending on the amount of prior contraction and size of the orogen; 3) with a small amount of contraction, thick skinned thrusts are efficiently reactivated in extension and provide the template for rifted margin formation; 4) with larger amounts of precursor contraction, thick skinned thrusts distal to the lithospheric suture zone do not reactivate in extension; 5) reactivation of prior contractional shears dominates during the early stages of rifting, whereas during the final stage of rifted passive margin formation new-formed extensional shears dominate. Models with less precursor extension and more contraction resulted in a rifted conjugate passive margin similar to the Espírito Santo-Kwanza conjugate in the Central South Atlantic, whereas more precursor extension and less contraction, develops into margin showing similar behavior of fault reactivations in the Norwegian margin, North Atlantic. Our models also show that rheological differences between upper and lower continental crusts cause them to decouple both during subduction and subsequent eduction. The latter process, associated to thermal necking of the upwelling asthenosphere, is responsible to leave slivers of previously subducted lower continental crust within the eduction channel in the mantle lithosphere, as it is seismically evidenced under the Newfoundland-Iberia rifted conjugate margins. In what follows, lower continental crust of the former subducting plate can be removed long before depth-dependent extension during magma-poor rifted margin development.

O conhecimento de regiões costeiras é relevante para o manejo de recursos e segurança, portanto, é de interesse social, uma vez que grande parte da população mundial vive próximo às áreas costeiras. Uma forma de se estudar o ambiente marinho é através da modelagem numérica. Modelos ecológicos proporcionam a possibilidade de avaliar o estado de eutrofização do ambiente, prever consequências ambientais, estimar respostas a variações nas concentrações de nutrientes, quantificar os fluxos nos sistemas costeiros, dentre outros. A hipótese de trabalho é que condições meteorológicas determinam a hidrodinâmica, que por sua vez influencia as propriedades da água. Além disso, o crescimento populacional de zooplâncton depende da disponibilidade de fitoplâncton como alimento, e o crescimento populacional de fitoplâncton é influenciado por nutrientes, luz e temperatura da água. Com isso, o objetivo foi analisar a influência da hidrodinâmica, disponibilidade de luz e temperatura da água na distribuição de fito e zooplâncton, através da implementação de um modelo numérico hidrodinâmico tridimensional, acoplado a um modelo ecológico, no sistema estuarino de Santos - São Vicente. Ecossistemas estuarinos são dinâmicos, complexos, biodiversos e regidos principalmente por fenômenos físicos como maré, vento e chuva. A região de estudo está localizada na região Metropolitana da Baixada Santista, abrangendo os municípios de Praia Grande, São Vicente, Cubatão, Santos e Guarujá. Para desenvolver este trabalho, foi utilizado o modelo Mohid, desenvolvido pela MARETEC no IST, que pertence à Universidade Técnica de Lisboa. Condições iniciais e de contorno foram especificadas para os processamentos do modelo; dados da literatura e trabalhos anteriores foram usados para sua implementação. Com os resultados da modelagem, distribuições de fitoplâncton foram analisadas em função das respectivas condições hidrodinâmicas, de modo a estabelecer suas interações. Os resultados do modelo para variação do nível do mar, corrente, temperatura da água, concentração de fitoplâncton e zooplâncton foram satisfatórios. Apesar disto, alguns resultados podem ser melhorados uma vez que nutrientes foram subestimados e a temperatura da água foi superestimada. / Knowledge on coastal regions are relevant for the management of resources and safety, therefore of social interest, because most of the world\'s population live near coastal regions. One way to study the marine environment is by the numerical modelling. Ecological models enable the possibility to measure the state of eutrophication of a given environment, foresee ambiental consequences, evaluate response from variation on nutrient concentration, quantify fluxes on coastal environments and more. The hypothesis of this work is that meteorological conditions define hydrodynamics, that in it\'s turn define water properties. Moreover, zooplankton populational growth is dependent on phytoplankton availability as a food source, and phytoplankton populational growth is affected by nutrients, light and water temperature. Thereby, the objective was to analyze the influence of hydrodynamics, light availability and water temperature on the phyto and zooplankton, using a tridimentional hydrodynamic model, coupled with a ecological model, at Santos-São Vicente estuarine complex system. Estuarine ecosystems are dynamic, complex, biodiverse and governed mostly by physical phenomena like tides, wind and rain. The study area is located at Baixada Santista metropolitan region, encompassing Praia Grande, São Vicente, Cubatão, Santos and Guarujá. To develop this work, the model MOHID was used, which is developed by MARETEC on IST, which belongs to the Technical University of Lisbon. Initial and boundary conditions were defined for the processing of the model; literature and previous work data were used to implement the model. With the results from the modelling, phytoplankton were analyzed in function to the respective hydrodynamical conditions, in a way to establish it\'s interactions. The modeling results for the water level, current, water temperature, zooplankton and phytoplankton concentration were satisfactory. Despite that, some results can be improved since nutrients were underestimated and water temperature was overestimated.

Ces vingt dernières années, le développement de réseaux haute résolution sismologiques et géodésiques denses a permis la découverte de nouveaux signaux géophysiques parmi lesquels on trouve les trémors non-volcaniques (Non-volcanic tremor, NVT, Obara 2002) et les glissements lents épisodiques (Slow Slip Event, SSE, Dragert et al., 2001). La combinaison de NVT et de SSE est communément observée le long des frontières de plaques, entre la zone sismogénique bloquée à faible profondeur et la zone en fluage ductile à plus grande profondeur (Dragert et al., 2004). Cette association définie des glissements et trémors épisodiques (Episodic Tremor and Slip, ETS), systématiquement associés à des surpressions de fluides et à des conditions proches de la rupture. Dans cette thèse, nous proposons de combiner une étude microstructurale de roches exhumées avec une approche par modélisation numérique afin de reproduire et de mieux comprendre la mécanique des glissements et trémors épisodiques.Nous nous sommes concentrés sur des roches continentales provenant de la Zone de Cisaillement Est du Tende (Corse, France), correspondant à une zone de cisaillement Alpine kilométrique ayant enregistré une déformation dans la zone de subduction (10 kb / 400-450°C, Gueydan et al., 2003). Ces conditions pression-température sont cohérentes avec la localisation des ETS dans les zones de subduction. Les analyses microstructurales et EBSD de ces roches mettent en évidence des localisations de la déformation le long de zones de cisaillement centimétriques contrôlées par une rhéologie dépendante de la taille des grains. La microfracturation de la phase dure (ici du feldspath) et le colmatage de ces microfractures correspondent, respectivement, à de processus de réduction et d’augmentation de la taille des grains.La plupart des récentes modélisations des ETS sont basées sur une loi frictionnelle dite rate-and-state, associant les SSE et les NVT à un cisaillement sur un plan. Contrairement à ces modèles, nous souhaitons modéliser l’ensemble de la roche (et non pas uniquement un plan) avec une rhéologie ductile dépendante de la taille des grains directement guidée par nos observations microstructurales (avec microfracturation et colmatage), Nous faisons l’hypothèse que les SSE peuvent résulter d’une localisation ductile de la déformation et non d’un glissement sur des fractures. Durant la localisation de la déformation, le pompage des fluides peut déclencher une fracturation de la roche par surpression de fluide, ce qui pourrait être la signature des NVT. Le modèle numérique 1D présenté ici nous permettra de valider ces hypothèses. En suivant la loi de Darcy, notre approche nous permet également de prédire les variations de la pression de pore en fonction des variations de la porosité/perméabilité et du pompage des fluides.Les résultats numériques montrent que l’évolution dynamique des microstructures, dépendante des fluides, définie des cycles de localisation ductile de la déformation liés aux augmentations de la pression de fluide. Notre modèle démontre que la disponibilité des fluides et l’efficacité du pompage des fluides contrôlent l’occurrence des ETS. Nous prédisons également les conditions pression-température nécessaires au déclenchement des ETS : 400-500°C et 30-50 km de profondeur en subduction, et ~500°C et 15-30 km de profondeur le long des zones de décrochement. Ces conditions PT sont cohérentes avec les exemples naturels.Aussi simple soit-elle, notre modèle mécanique s’appuyant sur des observations de terrain décrit correctement la relation entre surpressions de fluides, rhéologie dépendant de la taille des grains et le déclenchement des ETS. Des travaux restent à entreprendre comme par exemple la comparaison directe de nos résultats avec des données géophysiques (GPS) ou bien l’introduction d’un nouvelle assemble minéralogique, comme par exemple des roches mafiques pour prendre en compte des minéralogies océaniques. / These last twenty years, the development of dense and highly sensitive seismologic and geodetic networks permits the discovery of new geophysical signals named non-volcanic tremor (Obara 2002) and slow slip events (Dragert et al., 2001). The combination of non-volcanic tremor and transient slow slip is commonly observed at plate interface, between locked/seismogenic zone at low depths and stable/ductile creep zone at larger depths (Dragert et al., 2004). This association defines episodic tremor and slip, systematically highlighted by over-pressurized fluids and near failure shear stress conditions. In this thesis we propose to combine a microstructural analysis of exhumed rocks with a modeling approach in order to accurately reproduce and understand the physics of episodic tremor and slip.We focus on continental rocks from the East Tenda Shear Zone (Corsica, France), a kilometer-wide localized Alpine shear zone that record HP/LT deformation (10kb / 400-450°C, Gueydan et al., 2003). Such pressure-temperature conditions are consistent with the location of episodic tremor and slip in subduction zone. Microstructural and EBSD analyses on these rocks describe a pattern of strain localization in centimeter-scale shear zones guiding by a grain size-sensitive creep. Microfracturing of the strong phase (feldspar here) and the sealing of these microfractures act, respectively, as grain size decrease and grain size increase processes.Most of recent modeling approaches of episodic tremor and slip are based on the rate-and-state variable friction law, describing slow slip event and non-volcanic tremor as slow shear slip on a plane. In contrast with such models, we wish to model the entire rock volume, with a ductile grain size-sensitive rheology guided by our microstructural observations (e.g. microfracturing and sealing as grain size variation processes). We hypothesize that slow slip events may result from ductile strain localization and not transient slip on fractures. Fluid pumping during strain localization may trigger whole rock fracturing at near lithostatic conditions that can be the signature of non-volcanic tremor. The 1D numerical model presented here will allow us to validate these assumptions.We also can predict pore fluid pressure variation as a function of changes in porosity/permeability and strain rate-dependent fluid pumping following the Darcy’s flow law. The fluid-enhanced dynamic evolution of microstructure defines cycles of ductile strain localization related to the increase in pore fluid pressure. We show that slow slip events can be ductile processes related to transient strain localization, while non-volcanic tremor can correspond to fracturing of the whole rock at peak of pore fluid pressure. Our model shows that the availability of fluids and the efficiency of fluid pumping control the occurrence of episodic tremor and slip. We also well predict the temperature and depth ranges of episodic tremor and slip: 400-500°C and 30-50 km in subduction zones and ~500°C and 15-30 km in strike slip settings, consistent with natural examples.As simplistic as it is, our field-guided mechanical model well describe, at first order, the relation between high pore fluid pressure, grain size-sensitive rheology and episodic tremor and slip. Some efforts remain to be done like a real fit of geophysical data (GPS) or the introduction of the new mineralogical assemblage, such as mafic rocks to reproduce oceanic environment.

L'objectif général de la thèse est la simulation numérique des mouvements forts du sol dûs aux séismes. Les déformations importantes du sol engendrent des comportements nonlinéaires dans les couches superficielles. L'apport principal de la thèse est la prise en compte de la nonlinéarité des milieux dans un contexte éléments finis Galerkin discontinus. Différentes lois de comportement sont implémentées et analysées. Le cas particulier du modèle élastoplastique de Masing-Prandtl-Ishlinskii-Iwan (MPII) est approfondi. Cette étude est divisée en deux parties. Une première qui vise à poser la structure du problème en présentant les équations et modèles utilisés pour décrire les mouvements du sol. Dans cette partie nous présentons également la méthode d’approximation spatiale Galerkin Discontinue ainsi que les différents schémas temporels que nous avons considérés. Une attention particulière est portée sur la complexité algorithmique du modèle nonlinéaire élastoplastique MPII en vue de réduire le temps de calcul des simulations. La deuxième partie est dédiée aux applications numériques. Ces applications sont réparties en trois catégories distinctes. 1) Nous nous intéressons toutd’abord à la configuration unidimensionnelle où une seule onde de cisaillement est propagée. Dans ce contexte, un flux numérique décentré est établi et des applications aux cas nonlinéaire élastique et nonlinéaire élastoplastique sont étudiées. Une solution analytique concernant le cas nonlinéaire élastique est proposée, ce qui permet de réaliser une étude numérique de convergence. 2) Le problème unidimensionnel étendu aux trois composantes du mouvement est étudié et utilisé comme un premier pas vers le 3D compte tenu du couplage entre les ondes de cisaillement et de compression. Nous nous intéressons ici à des signaux synthétiques et réels. L’application d’une méthode permettant de réduire significativement le temps de calcul du modèle élastoplastique est détaillée. 3) Une configuration tridimensionnelle est examinée. Après différentes applications de vérification en milieu linéaire, deux cas d’étude élastoplastique sont analysés. Une première sur un mode propre d’un cube puis une seconde sur un milieu plus réaliste composé d’un bassin hémisphérique à couches sédimentaires ayant un comportement élastoplastique / The general objective of this thesis is the numerical simulation of strong ground motions due to earthquakes. Significant deformations of the soil generate nonlinear behaviors in the superficial layers. The main contribution of this work is to take into account the nonlinearity of the media in a discontinuous Galerkin finite elements context. Different constitutive laws are implemented and analyzed. The particular case of theMasing-Prandtl-Ishlinskii-Iwan (MPII) elastoplastic model is looked at in-depth. This study is divided into two parts. A first one that aims at defining the framework of the problem by presenting the equations and models used to describe the soil motion. In this part we also present the Galerkin Discontinuous spatial approximation method as well as the different temporal schemes that we considered. Particular attention is paid to the algorithmic complexity of the nonlinear elastoplastic MPII model in order to reduce the computation time of simulations. The second part is dedicated to numerical applications. These applications are divided into three distinct categories. 1) We are first interested in the one-dimensional configuration where a single shear wave is propagated. In this context, an upwind numerical flux is established and applications to nonlinear elastic and nonlinear elastoplastic cases are studied. Ananalytical solution concerning the nonlinear elastic case is proposed, which makes it possible to carry out a numerical study of convergence. 2) The one-dimensional problem extended to the three components of the motion is studied and used as a first step towards 3D applications considering the coupling between the shear and compression waves. We are interested here in synthetic and real input signals. The application of a method that significantly reduces the calculation time of the elastoplastic model