Les sciences expérimentales font régulièrement usage de séries chronologiques, pour représenter certains des résultats expérimentaux, qui consistent en listes chronologiques de valeurs (indexées par le temps), généralement fournies par des capteurs reliés à un système (objet de l’expérience). Ces séries sont analysées dans le but d’obtenir un modèle mathématique permettant de décrire les données et ainsi comprendre et expliquer le comportement du système étudié. De nos jours, les technologies de stockage et analyse de séries chronologiques sont nombreuses et matures, en revanche, quant au stockage et à la gestion de modèles mathématiques et leur mise en lien avec des données numériques expérimentales, les solutions existantes sont à la fois récentes, moins nombreuses et moins abouties. Or,les modèles mathématiques jouent un rôle essentiel dans l’interprétation et la validation des résultats expérimentaux. Un système de stockage adéquat permettrait de faciliter leur gestion et d’améliorer leur ré-utilisabilité. L’objectif de ce travail est donc de développer une base de modèles permettant la gestion de modèle mathématiques et de fournir un système de « requête par les données », afin d’aider à retrouver/reconnaître un modèle à partir d’un profil numérique expérimental. Dans cette thèse, je présente donc la conception (de la modélisation des données, jusqu’à l’architecture logicielle) de la base de modèles et les extensions qui permettent de réaliser le système de « requête par les données ». Puis, je présente le prototype de la base de modèle que j’ai implémenté, ainsi que les résultats obtenus à l’issu des tests de ce-dernier. / It is common practice in experimental science to use time series to represent experimental results, that usually come as a list of values in chronological order (indexed by time) and generally obtained via sensors connected to the studied physical system. Those series are analyzed to obtain a mathematical model that allow to describe the data and thus to understand and explain the behavio rof the studied system. Nowadays, storage and analyses technologies for time series are numerous and mature, but the storage and management technologies for mathematical models and their linking to experimental numerical data are both scarce and recent. Still, mathematical models have an essential role to play in the interpretation and validation of experimental results. Consequently, an adapted storage system would ease the management and re-usability of mathematical models. This work aims at developing a models database to manage mathematical models and provide a “query by data” system, to help retrieve/identify a model from an experimental time series. In this work, I will describe the conception (from the modeling of the system, to its software architecture) of the models database and its extensions to allow the “query by data”. Then, I will describe the prototype of models database,that I implemented and the results obtained by tests performed on the latter.

Les vagues et les ondes internes de gravité ont un impact important surl’hydrodynamique et l’hydrologie de la zone côtière. Les vagues extrêmes sontparticulièrement intéressantes à étudier, car elles sont une menace sérieuse pour letransport maritime, les plates-formes pétrolières, les installations portuaires et leszones touristiques de la côte. Ces ondes entravent aussi les activités humainesdéveloppées à la côte. Les ondes internes non linéaires affectent la biosphèreaquatique, notamment le transport de sédiments et créent des affouillements à labase des plates-formes et des pipelines. Elles affectent également la propagationdes signaux acoustiques. Les vagues scélérates provoquent d’importants dégâtsmatériels et de nombreuses pertes en vies humaines. Par conséquent, l’étude de laformation des ondes scélérates dans la zone côtière est d’une importance capitale.L'objectif principal de la thèse est l'étude de la formation d’ondes océaniquesanormales dans la zone côtières pour différentes profondeurs d’eau et différentschamps d'ondes. Il est montré que le mécanisme de focalisation dispersive àl’origine de la formation d’ondes scélérates est pertinent quand les ondesinteragissent avec une paroi verticale. Il est démontré que juste avant la formationde l’onde maximale, celle-ci change rapidement de forme, d'une haute crête vers uncreux profond. La durée de vie de l’onde scélérate augmente avec le nombred’ondes individuelles contenues dans le paquet d'ondes anormales et lorsque laprofondeur de l'eau diminue.Il est démontré que l'interaction de paires de solitons unipolaires conduit à unediminution des facteurs de dissymétrie et d’aplatissement du champ d'ondes. Il estprouvé que dans le cas d'interactions hétéropolaires de solitons, le facteurd’aplatissement augmente.La dynamique non linéaire de champs de solitons unipolaires aléatoires estétudiée dans le cadre de l’équation de Korteweg - de Vries (KdV) et de l’équationde Korteweg - de Vries modifiée (mKdV). Il est montré que les coefficients dedissymétrie et d'aplatissement du gaz de solitons sont réduits à la suite de collisionsde solitons. Les fonctions de distribution des amplitudes des ondes sont obtenues.Le comportement des champs solitoniques dans le cadre de ces modèles estqualitativement similaire. Il est démontré que l'amplitude des ondes extrêmesdiminue en moyenne en raison des interactions entre multi-solitons.Dans le cadre de l'équation de Korteweg-de Vries modifiée, les interactionsnon linéaires entre le soliton de plus petite amplitude et les autres solitons du gazont pour effet de réduire sa célérité qui devient négative et de modifier ainsi sadirection de propagation.A partir de l'équation de Korteweg-de Vries modifiée, il est prouvé que dans ungaz de solitons héteropolaires, des ondes scélérates peuvent se former. Laprobabilité d’occurrence et l’amplitude des ondes scélérates dans de tels systèmesaugmente avec la densité du gaz de solitons. / Surface and internal gravity waves have an important impact on the hydrological regime ofthe coastal zone. Intensive surface waves are particularly interesting to study because they canbe a serious threat to ships, oil platforms, port facilities and tourist areas on the coast; suchwaves hampered the implementation of human activities on the shelf. Nonlinear internal wavesaffect the underwater biosphere and cause sediment transport, they create washouts soil at thebase of platforms and pipelines, affect the propagation of acoustic signals. Freak waves have aparticularly strong impact, and they are studied in this thesis. Therefore, the study of freak waveformation in the coastal zone is relevant and practically significant.The main goal of the thesis is the study of particularities of abnormal wave formation incoastal zones under different assumptions on the water depth and wave field form. In particular,it is demonstrated that the mechanism of dispersion focusing of freak wave formation "works"for waves interacting with a vertical barrier. It is shown that just before the maximum waveformation a freak wave quickly changes its shape from a high ridge to a deep depression.Lifetime of freak wave increases with the growth of number of individual waves in anomalouswave packet, and lifetime of freak wave increases with water depth decreasing.It is demonstrated that pair interaction of unipolar solitons leads to decrease of the thirdand fourth moments of the wave field. It is shown that in the case of heteropolar solitoninteraction the fourth moment increases.The nonlinear dynamics of ensembles of random unipolar solitons in the framework of theKorteweg - de Vries equation and the modified Korteweg - de Vries equation is studied. It isshown that the coefficients of skewness and kurtosis of the soliton gas are reduced as a resultof soliton collision, the distribution function of wave amplitudes are defined. The behavior ofsoliton fields in the framework of these models is qualitatively similar. It is shown that in thesefields the amplitude of the big waves is decreased in average due to multi-soliton interactions.A new braking effect of soliton with a small amplitude and even changing of its direction inmulti-soliton gas as a result of nonlinear interaction with other solitons is found in the frameworkof the modified Korteweg-de Vries equation.It is shown that in heteropolar soliton gas abnormally big waves (freak waves) appear inthe frameworks of the modified Korteweg - de Vries equation. With increasing of soliton gasdensity the probability and intensity of freak waves in such systems increases.

In this thesis, we develop a stochastic calculus for the space-time Lévy white noise introduced in [1] as an alternative for the Gaussian white noise perturbing an stochastic partial differential equation (SPDE). We give a new proof for the Itô formula for some integral processes related to this Lévy white noise. Then, we consider a general non-linear SPDE on R_+* R driven by this Lévy white noise and we show that this equation has a unique random-field solution. Using Rosenthal's inequality, we develop a maximal inequality for the moments of order p≥2 of the stochastic integral with respect to this noise. Based on this inequality, we show that the stochastic wave equation equation has a unique solution, which is weakly intermittent in the sense of [2, 3]. Finally, we develop a Malliavin calculus with respect to the compensated Poisson random measure associated to the Lévy white noise. Under certain conditions, we show that the solution is Malliavin differentiable and its Malliavin derivative satisfies an integral equation. [1] Integration with respect to Lévy colored noise, with application to SPDEs: Stochastics An International Journal of Probability and Stochastic Processes , 87, 363-381. [2] Intermittence and nonlinear parabolic stochastic partial differential equations. Electronic Journal of Probability. Vol 21, 548-568. [3] Analysis of stochastic partial differential equations. CBMS Regional Conference Series in Mathematics, Vol 119. American Mathematical Society.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans ce mémoire on s’intéresse à la résolution des équations de Saint-Venant par la méthode des éléments finis. Différents tests sont simulés en utilisant dix paires d’éléments finis. Lorsque les résultats des analyses de dispersion existent, on les a comparés aux résultats des simulations numériques. On présente également une stratégie d’adaptation de maillage appliquée à des problèemes instationnaires. / This work deals with the resolution of the shallow water equations using the finite element method. Different test cases are simulated by employing ten finite element pairs. When the theoretical results of dispersion relation analysis are available, they are compared with the results of numerical simulations. Finally, we expose an adaptative mesh strategy for the solution of evolution problems.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 septembre 2023) / Dans cette thèse, nous étudions la perturbation d'ordre critique des processus de diffusion et de type diffusion, tels que le mouvement brownien ou le processus α-stable, par un terme de drift. Notre attention se focalisera principalement sur le point de vue analytique, c'est-à-dire l'existence et les propriétés du processus qui proviennent de la théorie de régularité de l'objet analytique qui lui correspond. Ce point de vue est bien adapté pour traiter des perturbations singulières. Dans un premier temps, en nous appuyant sur les points précédents et en tirant parti du point de vue analytique, nous avons pu prouver que les équations différentielles stochastiques avec un drift dans une large classe de champs vectoriels dépendant du temps ont une solution faible et unique. Deuxièmement, nous avons développé la théorie de la régularité de l'opérateur fractionnaire (non local) de Kolmogorov avec un drift ayant des singularités d'ordre critique, en d'autres termes nous avons établi la régularité des solutions à l'équation parabolique correspondante, et nous avons ensuite prouvé l'existence et l'unicité de la solution à l'équation différentielle associée. Enfin, nous avons étudié le noyau de chaleur de l'équation de diffusion fractionnaire supercritique avec un drift ayant une continuité critique de Hölder. Nous montrons qu'un tel drift peut avoir des irrégularités ponctuelles suffisamment fortes pour que le noyau de chaleur disparaisse en un point pour tout t > 0. / In this thesis we study the critical order perturbation of diffusion and diffusion-like processes, such as Brownian motion or α-stable processes, by a drift term. We will mainly focus on the analytic point of view, i.e. the existence and the properties of the process which come from the theory of regularity of the analytical object which corresponds to it. This point of view is well adapted to deal with singular perturbations. First, based on the previous points and taking advantage of the analytical point of view, we were able to prove that the stochastic differential equations with drift in a large class of time-dependent vector fields have a unique weak solution. Secondly, we have developed the regularity theory of the fractional (non-local) Kolmogorov operator with a drift having critical order singularities, in other words we established the regularity of the solutions to the corresponding parabolic equation, and then proved the existence and uniqueness of the solution to the associated differential equation. Finally, we have studied the heat kernel of the supercritical fractional diffusion equation with drift having critical Hölder continuity. We show that such a drift can have point irregularities strong enough for the heat kernel to vanish at a point for any t > 0.

On étudie l'équation des ondes $\partial_t^2 u-\Div_x(a(t,x)\nabla_xu)=0$ avec une métrique scalaire $a(t,x)$ périodique en temps et égale à $1$ en dehors d'un ensemble compact par rapport à $x$. Notre objectif est d'estimer les solutions de cette équation ayant des données initiales dans l'espace énergétique $\dot{H}^1({\R}^n)\times L^2({\R}^n)$. Plus précisément, nous établirons des estimations de Strichartz globales ainsi que la décroissance de l'énergie locale sous certaines hypothèses. Nous distinguerons le cas des dimensions impaires de celui des dimensions paires. Notons $n$ la dimension de l'espace. Dans la première partie de notre recherche, nous traitons le cas des dimensions $n\geq3$ impaires. Pour cela on suppose que $a(t,x)$ est non captif et que les résonances $z\in\mathbb{C}$ sont contenue dans le disque unité ouvert. Sous cette hypothèse on démontre la décroissance exponentielle de l'énergie locale et on en déduit l'intégrabilité $L^2$ en temps de l'énergie locale. Ensuite, on établit des estimations de Strichartz locales pour les solutions de $\partial_t^2 u-\Div_x(a(t,x)\nabla_xu)=0$. En combinant ces deux arguments, on établit des estimations de Strichartz globales en considérant les solutions tronquées en temps. Dans la deuxième partie de notre recherche, nous traitons le cas des dimensions $n\geq4$ paires. Considérons la résolvante tronquée $R_\chi(\theta)=\chi(\mathcal U(T)-e^{-i\theta})^{-1}\chi$ , où $\chi\in{\CI}$, $T$ est la période de $a(t,x)$ et $\mathcal U(T)$ est le propagateur associé à l'équation au temps $T$. Nous supposons que $a(t,x)$ est non captif et que la résolvante tronquée $R_\chi(\theta)$ admet un prolongement holomorphe sur $\{\theta\in\mathbb{C}\ :\ \textrm{Im}(\theta) \geq 0\}$, pour $n \geq 3$, impair, et sur $\{ \theta\in\mathbb C\ :\ Im(\theta)\geq0,\ \theta\neq 2k\pi-i\mu,\ k\in\mathbb{Z},\ \mu\geq0\}$ pour $n \geq4$, pair. De plus, pour $n \geq4$ pair, on suppose que $R_\chi(\theta)$ est bornée au voisinage de $\theta=0$. Sous cette hypothèse on démontre la décroissance de l'énergie locale. En combinant cet argument avec les résultats de la première partie, on obtient des estimations de Strichartz globales pour les dimensions $n\geq3$ quelconques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'objectif principal de cette thèse concerne l'étude du comportement asymptotique des solutions globales de quelques équations, et systèmes couplés des équations, d'évolutions non linéaires avec différents types d'amortissements et des conditions sur le bord. Sous la condition basique que la non linéarité est analytique, on prouve que les énergies associées vérifient des inégalités de type Lojasiewicz et on obtient des résultats de convergence avec l'estimation de la vitesse de convergence. Pour tous les modèles étudiés dans cette thèse, on s'intéresse aux questions d'existence et d'unicité des solutions bornées à images relativement compactes dans leur espace d'énergie naturelles. Cette thèse est constituée de trois parties principales. Dans la première partie on prouve un résultat de convergence général avec l'estimation du taux de décroissance des solutions bornées d'une équation d'évolution abstraite non autonome avec dissipation linéaire. Le résultat permet de retrouver et généraliser de manière naturelle des résultats connus mais aussi il s'applique à une classe très générale des équations et des systèmes couplés avec divers types de couplages et avec diverses conditions sur le bord. La deuxième partie est consacrée à l'étude des équations du second ordre avec dissipation non linéaire et des conditions dynamiques classiques sur le bord. On prouve l'existence et l'unicité des solutions globales bornées à images relativement compactes et on montre la convergence vers un équilibre. Finalement, on s'intéresse à des équations d'évolution dégénérées de type hyperbolique-parabolique avec des conditions dynamiques de type mémoire sur le bord. On prouve l'existence et l'unicité des solutions globales bornées à images relativement compactes et on prouve la convergence avec l'estimation de la vitesse de convergence. Le premier chapitre de cette thèse consiste en une introduction préliminaire développant non seulement l'histoire des recherches reliées à nos modèles et leurs résultats décrits dans la littérature, mais aussi en présentant les énoncés de nos résultats obtenus avec les idées des démonstrations. On y discute la complexité de la problématique et l'on y présente la justification de l'étude / The main goal of this thesis is the study of the asymptotic behavior of global solutions to some nonlinear evolutions equations and coupled systems with different types of dissipation and boundary conditions. Under the assumption that the non-linear term is real analytic, we construct an appropriate Lyapunov energy and we use the Lojasiewicz-Simon inequality to show the convergence, and the convergence, and the convergence rate, of global weak solutions to single steady states. For all models studied in this thesis, we are in addition interested in the questions of the existence and uniqueness of global bounded solutions having relatively compact range in the natural energy space. This thesis consists of three main parts. In the first part, we present a unified approach to study the asymptotic behavior and the decay rate to a steady state of bounded weak solutions for an abstract non-autonomous nonlinear equation with linear dissipation. This result allows us to find and to generalize, in a natural way, known results but it applies to a quite general class of equations and coupled systems with different kinds of coupling and various boundary conditions. The second part is devoted to the study of a nonautonomous semilinear second order equation with nonlinear dissipation and a dynamical boundary condition. We prove the existence and uniqueness of global, bounded, weak solutions having relatively compact range in the natural energy space and we show that every weak solution converges to equilibrium. Finally, we consider a nonautonomous, semilinear, hyperbolic-parabolic equation subject to a dynamical boundary condition of memory type. We prove the existence and uniqueness of global bounded solutions having relatively compact range and we show the convergence of global weak solutions to single steady states. We prove also an estimate for the convergence rate. The first chapter of this thesis consist of a preliminary introduction developing not only the story of researches linked to our models and the results described in the literature, but presenting also our main results as well the ideas of their proofs. There we discuss the complexity of our problems and we present a justification for our studies

Ce travail de thèse porte sur les équations différentielles stochastiques progressives rétrogrades, en particulier celles dont le coefficient de diffusion progressif dépend de toutes les inconnues. Nous proposons une manière originale d'aborder le problème, nous permettant de retrouver des résultats classiques d'existence et d'unicité de Pardoux-Tang ou Yong. Nous obtenons de surcroît, en adoptant l'approche Pardoux-Tang en solutions de viscosité, des représentations probabilistes de toute une nouvelle classe d'EDP paraboliques dont les coefficients de dérivation d'ordre 2 dépendent du gradient de la solution. Nous proposons également un schéma de discrétisation itératif dont nous prouvons la convergence et évaluons l'erreur sur un exemple bien particulier.