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The Neogene Period (23.03–2.59 Ma) has been referred to as ‘the making of the Modern world’, which eventually, via a relatively consistent cooling trend, culminated in the present day climate conditions on Earth. Researching the Neogene provides important information for understanding how modern patterns of atmospheric and oceanic circulation developed, and how sensitive they are to environmental change. Climate and environmental parameter proxies are used to investigate past changes, and dinoflagellate cysts have great potential as their distribution can be limited by temperature, salinity, nutrient availability and sea ice cover. This project aims to use dinoflagellate cysts to study the evolution of the oceans over the Neogene and to further develop the potential of the climate proxy. This is achieved by collating all of the previously published literature on Neogene dinoflagellate cysts into a database and analysing the data on global and regional scales. This study allows for the first global synthesis, using dinoflagellate cysts, of changes that took place during the Neogene. It was found that, on a global scale, the distribution of Neogene dinoflagellate cysts was strongly controlled by temperature and can be correlated to the previously established cooling trend of the Neogene. However, short term climate changes superimposed on the overall cooling trend of the Neogene, cannot be observed. Changes to marine gateways have been shown to affect the composition of dinoflagellate cyst assemblages regionally, and caused allopatric speciation. New primary data from Cyprus demonstrates an increase in diversity in the Pliocene, which differs to the regional diversity. This reveals the importance of the difference between local and regional signals, and why it is important to understand, and to thoroughly explore, the datasets used in a global compilation.

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Der Klimawandel in Sachsen wurde auf Basis einer aktualisierten Datengrundlage und neuer methodischer Verfahren analysiert. Danach war im Zeitraum 1981-2010 im Vergleich zur Referenzperiode 1961-1990 eine kontinuierliche Erwärmung in allen Jahreszeiten und eine erhöhte Hitzebelastung im Sommer erkennbar. Durch die Niederschlagsabnahme von April bis Juni war ein erhöhtes Trockenheitsrisiko zu verzeichnen. Von Juli bis September haben die Niederschläge zugenommen, ebenso der Starkregen-Anteil an den Niederschlagssummen. Die Häufigkeit und die Intensität von Starkregenereignissen ist gestiegen. Festgestellt wurden auch ausgeprägte dekadische Schwankungen von Temperatur und Niederschlag in den Wintermonaten. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure sowie Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen.

Der Klimawandel in Sachsen wurde auf Basis einer aktualisierten Datengrundlage und neuer methodischer Verfahren analysiert. Danach war im Zeitraum 1981-2010 im Vergleich zur Referenzperiode 1961-1990 eine kontinuierliche Erwärmung in allen Jahreszeiten und eine erhöhte Hitzebelastung im Sommer erkennbar. Durch die Niederschlagsabnahme von April bis Juni war ein erhöhtes Trockenheitsrisiko zu verzeichnen. Von Juli bis September haben die Niederschläge zugenommen, ebenso der Starkregen-Anteil an den Niederschlagssummen. Die Häufigkeit und die Intensität von Starkregenereignissen ist gestiegen. Festgestellt wurden auch ausgeprägte dekadische Schwankungen von Temperatur und Niederschlag in den Wintermonaten. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure sowie Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen.

Nous avons introduit, dans cette thèse, une représentation physique du soulèvement des poussières désertiques sur le Sahara, basée sur les travaux de Marticorena and Bergametti (1995) pour le calcul du flux horizontal des poussières et de Alfaro and Gomes (2001) pour le calcul du flux vertical de poussières optimisé par Menut et al.(2005). Pour valider le calcul du soulèvement de poussières dans le modèle LMDZ, nous avons utilisé la version”Chimere-dust” du modèle de chimie-transport Chimere. Les vents horizontaux des réanalyses ERA-I sont également utilisés pour guider le modèle LMDZ. L’ émission dépend de façon très non linéaire des tensions de vent en surface. Des simulations menées avec les versions ”physique standard” LMDZ5A et nouvelle physiqueLMDZ5B du modèle basée sur des développement récents des paramétrisations de la couche limite convective et de la convection nuageuse. Cette dernière version améliore la représentation du cycle diurne du vent par rapport aux réanalyses utilisées pour le guidage. Le cycle diurne du vent dans les observations et dans les simulations LMDZ montre un maximum marqué en fin de matinée. L'impact sur le soulèvement des poussières de la meilleure représentation du cycle diurne dans la « Nouvelle Physique » se traduit par un accroissement des émissions d'un facteur 2 à 3, venant confirmer l'importance des émissions matinales de poussières dans cette région du globe. La version LMDZ5B inclut également une paramétrisation des poches froides ou courant de densité créés sous les orages par ré-évaporation des pluies. Ces courants de densité sont connus pour contribuer largement au soulèvement des poussières au Sahel et au Sahara en période de mousson, au travers de la formation de haboobs.On montre ici comment une prise en compte relativement simple des bourrasques de vents associées aux poches(diagnostiquées dans le modèle au travers de la « Available Lifting Energy ») permet d'augmenter de façon significative le soulèvement de poussières, et de réconcilier le cycle saisonnier des simulations des concentrations de surface de la poussières et des épaisseurs optiques (sensibles elles à la colonne intégrée) avec les observations. / We have introduced in this thesis, a physical representation of the desert dust lifting over the Sahara, based on the work of Marticorena and Bergametti (1995) to calculate the horizontal flow of dust and the calculation of the vertical flux of dust following Alfaro and Gomes (2001) but optimized by Menut et al. (2005). To validate the calculation of dust emission in the LMDZ model, we used the "Chimere-dust" version of the chemistry-transport model Chimere. Horizontal winds from the ERA-I reanalysis are also used for nudging. The dust emission depends very nonlinearly on the surface wind shear. Simulations conducted with the version "physical standard"LMDZ5A and the version "new physic" LMDZ5B of the model LMDZ based on recent developments in the parameterization of convective boundary layer and cloud. This new version improves the representation of the diurnal cycle of wind relative to the reanalysis used for nudging. The diurnal cycle of wind from the observations and simulated by the version LMDZ5B show a maximum at the end of the morning. The impact of the better representation of diurnal cycle of wind on the dust lifting is the increasing emissions by a factor 2 to 3, that confirm the importance of dust emissions in the morning at this region of the globe. The version LMDZ5B also includes a parameterization of “cold pools” or density current resulting from the re-evaporation of rainfall in the base of the clouds. These density currents are known to contribute significantly to the dust lifting in the Sahel and the Sahara monsoon with the formation of “haboobs”. In this work, we show how a relatively simple consideration of density current's associated wind gusts (diagnosed in the model through the “Available Lifting Energy” ) allows to significantly increase dust lifting, and reconcile the simulations of the seasonal cycle of surface concentrations and the Aerosol Optical Thickness (AOT) of dust with observations.

Les bâtiments représentent 40 pourcents de la consommation finale d'énergie. Ils sont ainsi le fer de lance des politiques de réduction des dépenses énergétiques. Récemment, des systèmes de modèles climatiques qui incluent un modèle atmosphérique régional et des paramétrisations urbaines sophistiquées ont été développés. Ils considèrent la complexité de l’îlot de chaleur urbain et ses interactions avec les besoins énergétiques des bâtiments. Dans quelle mesure ces systèmes constituent-ils des outils d’aide à la décision pour les autorités locales ? Cette étude menée sur le territoire de l'Eurodistrict (Strasbourg - Kehl) en 2010, puis en 2030, à l’aide du système de modèles de climat WRF/ARW-BEP+BEM a démontré que si le système de modèles estimait de manière fiable les besoins en chauffage des bâtiments, ces derniers étaient davantage sensibles aux caractéristiques intrinsèques des bâtiments qu'aux formes urbaines et à l'îlot de chaleur urbain induit par ces formes. / Buildings represent 40 percent of the end-use energy. Thus, they constitute a key point of the energy saving policies. Recently, climate modeling systems that include a mesoscale atmospheric model, sophisticated urban parameterizations have been developed to account for the complexity of the urban climate and its interactions with the building energy loads. This study aims to assess the capability of such climate modeling systems to provide climate and energy guidelines to urban planners. For this, we used the research collaborative WRF/ARW-BEP+BEM climate modeling system and performed sensitivity tests considering the territory of the Eurodistrict in 2010, and then in 2030. The results reveal that the climate modeling system achieves estimating the building energy needs over the study area, but also indicate that the building energy needs are more sensitive to the building intrinsic properties and occupant behavior than to the urban forms and their induced urban heat island.