Avalanches are important natural processes which shape the character of large mountainous areas. The reconstruction of their history has been performed on avalanche tracks in the Důl Bílého Labe Valley, Krkonoše Mts. through application of dendrogeomorphological methods. In total 101 trees from the area of 5 avalanche tracks were cored or cross-sectioned, which helped to identify 1253 growth disturbances (abrupt growth suppressions or releases, increases in tree-ring eccentricity, traumatic resin ducts, reaction wood, callus or determination of the tree death). The analysis spanning period from the 1859 led to the identification of 40 avalanche events, which prolong and complement written evidences of avalanche falls (avalanche cadastre). However, because of limitations of dendrogeomorphology (especially impossibility of dating of small events), these results have character of only minimal number of events. Strong influence of monthly snow melting and snow accumulation on initiation of events was pointed out through the statistical analysis of snowpack changes in relation to the reconstructed avalanche activity. Two main possible natural reasons for avalanche activity initiation were identified - vast spring snow melting and loading with fresh snow. The analysis demonstrates the potential of...

Les glissements de terrain se produisent dans toutes les chaînes de montagnes où la résistance de massifs rocheux est insuffisante pour contrer l’action de la gravité. Les terrains volcaniques sont particulièrement susceptibles de s’effondrer car les édifices sont composés des lithologies diverses et variées qui peuvent être fortement fracturées. En plus, la croissance rapide des édifices volcaniques favorise leur instabilité et leur effondrement. L’activité magmatique est un facteur additionnel responsable de la déformation des édifices, tandis que l’activité hydrothermale réduit la résistance des roches volcaniques. Pour ces raisons, l’évaluation des aléas liés à l’effondrement des édifices et à la formation des avalanches des débris volcaniques mérite une attention particulière. Les caractéristiques physiques des composants des avalanches des débris ont une influence directe sur la dynamique de ce type d'écoulement. Les dépôts des avalanches de débris présentent une morphologie de surface composée des nombreuses collines (hummocks), qui montrent fréquemment les séquences volcaniques initiales, ce qui suggère un mécanisme de mise en place proche de celui des glissements de terrain. Cependant, d’autres dépôts présentent des crêtes allongées (rides) dont le mécanisme de formation est encore méconnu. Le volcan Tutucapa (sud du Pérou) a été affecté récemment par deux avalanches de débris. La plus ancienne, « Azufre », est d’âge Holocène et résulte de l’effondrement d’un complexe des dômes et d’une séquence volcanique altérée (hydrothermalisée) sous-jacente. La deuxième avalanche, « Paipatja », a eu lieu il y a seulement 200-230 ans BP et est associée à une grande éruption explosive du Tutupaca. Les dépôts de cette avalanche présentent notamment de nombreuses rides. Les deux dépôts d’avalanche montrent deux unités différentes : une unité inférieure, caractérisée par la présence des blocs altérés (hydrothermalisés) provenant de l’édifice basal, tandis que l’unité supérieure est constituée par des blocs du complexe de dômes actifs. Le travail de terrain montre que les rides de l’avalanche « Paipatja » présentent une forte variation de granulométrie entre leur partie centrale (enrichie en blocs grossiers) et leurs parties latérales, ce qui suggère un processus de ségrégation granulaire. Des expériences analogiques montrent que des écoulements de mélanges de particules des différentes tailles subissent un processus de ségrégation et de digitation granulaire qui engendre des rides par jonction de levées statiques qui délimitent un chenal d’écoulement. Le processus de formation des rides est facilité par de faibles différence de taille des particules dans des mélanges bidisperses. Ces résultats suggèrent que les rides observées au Tutupaca résultent d’un écoulement granulaire. Les principales caractéristiques morphologiques des structures formées lors de ces expériences de laboratoire ont été comparées qualitativement avec les structures observées dans les dépôts du Tutupaca. Les structures observées au Tutupaca montrent que deux mécanismes de mise en place peuvent coexister dans les avalanches de débris volcaniques : le glissement de blocs plus ou moins cohérents, et l’écoulement semblable à celui d’un matériau granulaire. Cela dépend probablement de la nature des différents matériaux à la source des avalanches. Cette information doit être prise en compte pour l’évaluation des aléas liés aux avalanches des débris car des mécanismes d’écoulement différents peuvent induire des fortes variations de la distance parcourue par ces avalanches. / Landslides occur in all mountainous terrain, where the rock strength is unable to support topographic loading. Volcanic rocks are particularly landslide prone, as they mix strong and weak lithologies and are highly pre-fractured. Also, volcanoes themselves, are peculiar mountains, as they grow, thus creating their own topographic instability. Magmatic activity also deforms the edifice, and hydrothermal activity reduces strength. For all these reasons, volcanoes need close consideration for hazards, especially for the landslide-derived rock avalanches. The characteristics and properties of different debris avalanche components influence their behavior during motion. Deposits are generally hummocky, preserving original layering, which indicates a slide-type emplacement. However, some deposits have ridged morphology for which the formation mechanisms are not well understood. Two recent debris avalanches occurred at the Tutupaca volcano (S Peru). The first one, “Azufre” is Holocene and involved the collapse of active domes and underlying older hydrothermally altered rocks. The second debris avalanche, “Paipatja” occurred 200-230 y BP and is associated with a large explosive event and this deposit is ridged. The excellent conservation state of the deposits and surface structures allows a comprehensive analysis of the ridges. Both deposits have two contrasting units: a lower basal edifice-derived hydrothermally-rich subunit and an upper dome-derived block-rich unit. Detailed fieldwork has shown that Paipatja ridges have coarser core material and are finer in troughs, suggesting grain size segregation. Using analog experiments, the process that allow ridge formation are explored. We find that the mixtures undergo granular segregation and differential flow that create fingering that forms ridges by junction of static léeves defining a channel flow. Granular segregation and fingering are favored by small particle size contrast during bi-dispersed flow. The results suggest that the ridges observed at Tutupaca are product of a granular flow We extract the morphological characteristics of the deposits of granular flows generated in the laboratory and make a qualitative comparison with the Tutupaca deposits. The description of the different landslide and debris avalanche features at Tutupaca shows that two types of debris avalanche motion can occur in volcanic debris avalanches: the sliding of blocks more or less coherent and a flow similar to a granular material. This probably depends on source materials and the conditions of different parts of the initial landslide. Such information should be taken into account when estimating hazards at other volcanic landslide sites, as the different behaviors may result in different run outs.

Les risques naturels constituent une contrainte forte pour l'aménagement des zones de montagne. Cette thèse s'intéresse aux méthodes mises en œuvre par les pouvoirs publics pour gérer les risques d'inondations, d'avalanches et de mouvements de terrain dans les montagnes du Valais en Suisse, de la Vallée d'Aoste en Italie et des Hautes-Pyrénées en France. Une attention particulière est accordée au système politique en tant que facteur de différenciation.<br />Il existe, depuis deux siècles, une certaine convergence des discours et des politiques publiques ayant trait aux risques : le discours sur le changement climatique a succédé au discours sur le déboisement des montagnes, et le zonage réglementaire, a remplacé le reboisement et la protection des forêts. <br />Une analyse plus fine révèle cependant des différences importantes dans la répartition des compétences entre les différents acteurs, dans l'importance accordée à l'information préventive et surtout dans la pratique du zonage des risques.<br />L'organisation politique, qui confère aux collectivités locales un rôle plus ou moins important dans l'élaboration du zonage, constitue un facteur d'explication de ces différences. Entrent également en ligne de compte la culture politique au sens large ainsi que la philosophie du risque, qui associe une certaine tradition héritée de plusieurs siècles d'histoire, le contexte politique, social, économique et culturel actuel ainsi que les représentations dominantes dans les administrations.

Les avalanches de neige en aérosol sont des bouffées de suspensions diluées de particules, très turbulentes qui descendent, de par leur poids, sur des pentes fortement inclinées. La motivation de la présente recherche était d'une part, d'améliorer notre connaissance de l'entraînement de neige du manteau neigeux par l'avalanche et d'autre part de développer un modèle théorique amélioré de la dynamique des avalanches. Le modèle théorique présenté dans cette thèse prend en compte les effets dus à la forte différence de densité entre l'avalanche et l'extérieur et démontre l'importance de l'entraînement de neige sur la vitesse de l'avalanche. Le modèle est en accord avec des mesures récentes de la vitesse de front d'une avalanche. Les paramètres du modèle (forme et croissance des bouffées) ont été déterminés à partir des expériences d'écoulements de laboratoire (d'eau salée ou de suspensions) dans un régime proche de celui des avalanches. Une extrapolation théorique de ces paramètres (obtenus en régime de Boussinesq) aux bouffées de forte densité (avalanches) est proposée. Les expériences de laboratoire avec des bouffées entraînant des particules indiquent l'influence que l'entraînement de particules a sur la vitesse de l'avalanche. Une représentation en variables adimensionnelles des vitesses des avalanches et des bouffées de laboratoire montre clairement les ressemblances et différences entre les deux types d'écoulements.

Two gigantic landslides in carbonate sequences were studied through a combination of remotely sensed datasets and detailed field investigation. Field investigations supplemented the remote analysis at both sites. The work presents the first detailed documentation of the Seymareh (Saidmarreh) landslide, Zagros Mountains, Iran, which is shown to be the largest known rock avalanche in the world and the largest known landslide of any type on the Earth’s land surface. Volume of the Seymareh rock avalanche (38 Gm³) was previously underestimated by nearly 50 percent. The failure mode was complex planar sliding involving fold-related bedding-parallel shears and local break-through of bedding. The overall dip of the sliding surface was 11°. Lateral release and toe release were provided by tectonically-weakened joints and by break-out likely assisted by fluvial undercutting, respectively. Broad scar morphology and outcrop-scale features indicate the presence of nine discrete sliding surfaces distributed through the failed sequence and define nine stacked plates involved in the detachment. The Valley of the Rocks rock avalanche (1.3 Gm³), Rocky Mountains, Canada is described in detail for the first time and shown to be the largest known rock avalanche in North America as well as the largest known landslide of any type in Canada. The failure mode was simple planar sliding along a bedding-parallel, slightly concave-up surface possibly coinciding with a thrust fault (average dip 25°). Lateral release and toe release were provided by bedding-normal joints and by glacial undercutting, respectively. There is a surprisingly high degree of similarity between the two rock avalanches, despite differences in tectonic and climatic setting.. Similarities and differences between the two gigantic landslides suggest several factors important in volume determination of gigantic landslides in carbonate sequences: 1) extensive contiguous source slope; 2) high degree of structural continuity, especially across slope parallel to strike; 3) a comparatively low failure surface dip; 4) discontinuity-parallel slopes, and subsequent toe undercutting; and 5) hard-over-soft geomechanical contrasts. Comparison with magnitude-mobility relationships for landslides over five orders of magnitude shows that the Seymareh rock avalanche suggests an upper limit for landslide mobility (fahrböschung = ~4°) on the Earth’s continental surface.

Two gigantic landslides in carbonate sequences were studied through a combination of remotely sensed datasets and detailed field investigation. Field investigations supplemented the remote analysis at both sites. The work presents the first detailed documentation of the Seymareh (Saidmarreh) landslide, Zagros Mountains, Iran, which is shown to be the largest known rock avalanche in the world and the largest known landslide of any type on the Earth’s land surface. Volume of the Seymareh rock avalanche (38 Gm³) was previously underestimated by nearly 50 percent. The failure mode was complex planar sliding involving fold-related bedding-parallel shears and local break-through of bedding. The overall dip of the sliding surface was 11°. Lateral release and toe release were provided by tectonically-weakened joints and by break-out likely assisted by fluvial undercutting, respectively. Broad scar morphology and outcrop-scale features indicate the presence of nine discrete sliding surfaces distributed through the failed sequence and define nine stacked plates involved in the detachment. The Valley of the Rocks rock avalanche (1.3 Gm³), Rocky Mountains, Canada is described in detail for the first time and shown to be the largest known rock avalanche in North America as well as the largest known landslide of any type in Canada. The failure mode was simple planar sliding along a bedding-parallel, slightly concave-up surface possibly coinciding with a thrust fault (average dip 25°). Lateral release and toe release were provided by bedding-normal joints and by glacial undercutting, respectively. There is a surprisingly high degree of similarity between the two rock avalanches, despite differences in tectonic and climatic setting.. Similarities and differences between the two gigantic landslides suggest several factors important in volume determination of gigantic landslides in carbonate sequences: 1) extensive contiguous source slope; 2) high degree of structural continuity, especially across slope parallel to strike; 3) a comparatively low failure surface dip; 4) discontinuity-parallel slopes, and subsequent toe undercutting; and 5) hard-over-soft geomechanical contrasts. Comparison with magnitude-mobility relationships for landslides over five orders of magnitude shows that the Seymareh rock avalanche suggests an upper limit for landslide mobility (fahrböschung = ~4°) on the Earth’s continental surface.

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la cryptographie, et plus précisément de la cryptographie quantique. Le but est de concevoir un système permettant de transmettre simultanément une clé de cryptage et un signal horloge dans une même fibre optique (à la longueur d'onde des télécommunications soit 1550 nm) en essayant d'éviter les effets de la dispersion chromatique. En effet le signal représentant la clé de cryptage doit être réalisé sous forme d'impulsions fortement atténuées simulant des photons uniques et dans ces conditions il est nécessaire de disposer au niveau du détecteur d'un signal horloge donnant l'instant d'arrivée des impulsions. Nous fabriquons deux signaux de longueurs d'onde très proches (écart de 0,88 pm) grâce à un modulateur acousto-optique, chacune servant de porteuse à un des deux signaux. A la réception il est nécessaire de séparer ces deux longueurs d'ondes et pour cela un filtre basé sur un interféromètre de Fabry-Pérot a été conçu, réalisé, testé et mis en oeuvre au laboratoire. Puis nous avons aussi réalisé un photodétecteur basé sur une photodiode à avalanche, dont nous pouvons abaisser la température de fonctionnement jusqu'à environ 0°C. Le système a été entièrement réalisé et nous avons pu montrer la faisabilité de cette technique. Des améliorations restent à apporter en particulier sur la stabilité du filtre optique et sur le fonctionnement du détecteur en mode comptage de photons.

This research project on volcanic debris avalanches aims to provide a better understanding of the influence of the volume, fall height and topography on the deposit location and morphology. This will enable improvements in delineation of the areas at risk from volcanic debris avalanches, and improvements in management of a disaster should it occur. Undertaken to fulfil the requirements for a double degree (Geological Engineering and MSc in Hazard and Disaster Management) this work is the result of a collaboration between Polytechnic Institute LaSalle-Beauvais in France and the University of Canterbury in New Zealand. Following a brief introduction to the topic, statistical analyses of volcanic debris avalanche deposits are undertaken. Multiple variables analyses (Principal Components Analyses and Regressions) were carried out using a database of 298 volcanic debris avalanches derived from modification of Dufresne’s recent database. It was found that the volume has the main influence on the deposits rather than the fall height; the latter seems to have greater effect on avalanches of small volume. The topography into which the deposit is emplaced mainly determines its geometrical characteristics. These statistical results were compared with the results of laboratory-scale analogue modelling. A model similar to that used by Shea in 2005 provided data indicating similar trends of the influence of volume, fall height and topography on mass movement deposits at all scales. The final aspect of this project was a numerical simulation of a large debris avalanche from the north flank of the Taranaki volcano in the direction of the city of New Plymouth. The numerical code VolcFlow developed by Kelfoun in 2005 was used, after being tested against the laboratory experiments to verity its accuracy. The simulations showed that the Pouaki range protects the city of New Plymouth form major impacts from Taranaki collapses, but also indicated some potential problems with the hazard zoning and evacuation zones presently in place.

La prédétermination de la hauteur de départ des avalanches représente un défi majeur pour l'évaluation du risque en montagne. Cette hauteur constitue en effet un ingrédient d'entrée important des procédures de zonage et de cartographie du risque. Dans cette thèse, nous présentons un formalisme rigoureux dans lequel les distributions de hauteur de départ d'avalanche sont exprimées à travers un couplage des facteurs mécaniques et météorologiques. Le critère de stabilité du système plaque - couche fragile est étudié en utilisant une analyse mécanique par éléments finis prenant en compte l'hétérogénéité spatiale des propriétés mécaniques. Considérant qu'une avalanche ne peut se produire que si la hauteur de chute de neige dépasse une hauteur critique correspondant au critère de stabilité, les distributions de hauteur de départ obtenues à partir du modèle mécanique sont couplées avec la distribution des chutes de neige extrêmes sur 3 jours. Nous montrons que ce modèle couplé est capable de reproduire des données de terrain de 369 avalanches naturelles de plaque à La Plagne (France). Non seulement la queue de la distribution en loi puissance, correspondant à des épaisseurs de plaque élevées, mais aussi le corps de la distribution pour les plaques moins épaisses, sont bien reproduits par le modèle. Les avalanches petites à moyennes semblent être essentiellement contrôlées par la mécanique, tandis que les grosses avalanches et l'exposant de la loi puissance associé, sont influencés par un couplage mécanique - météorologique fort. Par ailleurs, nous démontrons que la distribution obtenue est fortement dépendante de l'espace, et, en utilisant les processus max-stables permettant une interpolation spatiale rigoureuse, notre modèle couplé est utilisé pour obtenir des cartes de hauteur de départ d'avalanche pour différentes périodes de retour sur l'ensemble des Alpes françaises.

In this thesis, two finalists of the AES (Advanced Encryption Standard) contest, RC6 developed by Rivest et al, Twofish proposed by Schneier et al, and preceding algorithm of RC6 cipher, RC5, are studied. The strength of ciphers to cryptanalytic attacks is measured according to different criteria. The studied evaluation criteria are the avalanche criterion and its derivations. After theimplementation of the algorithms and the test procedures, they are compared with each other. Different test criteria, including avalanche criterion, avalanche weight distribution (AWD) for randomness of RC5, RC6 and Twofish algorithms are applied / and the S-boxes of the Twofish algorithm are analyzed according to nonlinearity criterion. The avalanche criteria results of RC6 and Twofish are compared with NIST (National Institute of Standards and Technology) Statistical Test Suite results.