Le principal objectif de ma thèse était de comprendre et de quantifier l’effet combiné du changement climatique récent et des perturbations sur la dynamique des communautés forestières de l’écotone boréal-tempéré au cours des dernières décennies. Pour ce faire, j’ai analysé les changements au niveau de la composition en espèces, de la dynamique de transition et du recrutement dans les forêts du Québec de 1970 à 2018. Dans le premier chapitre, j’ai montré que les perturbations naturelles et anthropiques étaient les principaux moteurs des changements de composition, i.e. la diversité β temporelle. Malgré la prévalence des perturbations, l’analyse des traits écologiques de la communauté a révélé une thermophilisation des forêts à travers le Québec, i.e. une augmentation des espèces de climat chaud au détriment des espèces de climat froid. Ce phénomène de thermophilisation a même été amplifié par les perturbations modérées, soulevant une nouvelle question : si les perturbations peuvent favoriser une telle réorganisation des communautés, pourraient-elles catalyser un basculement des forêts vers des états alternatifs ? Le second chapitre a apporté des réponses à cette question en analysant la dynamique de transition des forêts du Québec avec un modèle à quatre états, soit boréal, mixte, tempéré et pionnier. La dynamique de transition était principalement influencée par les perturbations et secondairement par le climat et les conditions édaphiques. Les perturbations majeures ont entraîné surtout des transitions vers l’état pionnier, tandis que les perturbations modérées ont favorisé les transitions de mixte à tempéré. À long terme, les perturbations modérées pourraient catalyser un déplacement plus rapide de l’écotone boréal-tempéré vers le nord sous l’effet du changement climatique. Toutefois, le recrutement des espèces tempérées a joué un rôle négligeable dans cette dynamique comparativement aux processus de mortalité et de croissance. Les deux premiers chapitres s’appuient sur des analyses de l’évolution des communautés d’arbres matures. Cependant, pour comprendre la dynamique forestière, une analyse de la dynamique de régénération est nécessaire, étude que j’ai menée au troisième chapitre. J’ai d’abord mis en lumière des déplacements de plusieurs kilomètres vers le nord pour les gaulis de Acer rubrum, Acer saccharum et Betula alleghaniensis dans les forêts non perturbées. Toutefois, sous l’influence des perturbations modérées, seuls les Acer spp. ont migré ; aucune espèce ne s’est déplacée sous l’influence des perturbations majeures. En revanche, les gaulis de Fagus grandifolia n’ont pas du tout migré. Bien que les coupes partielles aient favorisé une augmentation du recrutement des quatre espèces, elles n’ont pas entraîné de migration plus au nord, possiblement parce que le recrutement était freiné par une faible capacité de dispersion, une forte compétition par les espèces boréales et des conditions édaphiques défavorables. Dans l’ensemble, mes résultats ont souligné que les communautés forestières de l’écotone boréal-tempéré répondent déjà au changement climatique récent et que les perturbations accélèrent cette réponse. En effet, le réchauffement érode la résilience des forêts mixtes tandis que les perturbations éliminent les espèces boréales en place, ce qui accélère le processus de succession et facilite l’établissement des espèces tempérées. / The main objective of my thesis was to understand and quantify the combined effect of recent climate change and disturbances on forest community dynamics in the boreal-temperate ecotone over the past decades. To do so, I analysed the evolution of forest composition, transition dynamics and recruitment dynamics in Quebec from 1970 to 2018. In the first chapter, I showed that natural and anthropogenic disturbances were the main drivers of forest compositional change, i.e. temporal β diversity. Despite the prevalence of disturbances, analysis of community ecological traits revealed a thermophilization of forests across Québec, i.e. an increase of warm-adapted species at the expense of cold-adapted species. This thermophilization was further amplified by moderate disturbances, leading to a new question: if disturbances can favour such a community reorganization, could they catalyse a permanent shift to alternative states? The second chapter provided answers to this question with an analysis of forest transition dynamics in Québec based on a four-state model, i.e. boreal, mixed, temperate and pioneer. Transition dynamics was primarily influenced by disturbances and secondarily by climate and edaphic conditions. Major disturbances mainly triggered transitions to the pioneer state, while moderate disturbances promoted transitions from mixed to temperate states. In the long run, moderate disturbances may catalyse a faster northward shift of the temperateboreal ecotone under climate change. However, contrary to my expectations, temperate species recruitment played a negligible role in this dynamic compared to mortality and growth processes. The first two chapters were focussing on the evolution of mature tree communities. However, to understand forest dynamics, a detailed analysis of regeneration dynamics is necessary. Such a study was conducted in the third chapter where I highlighted northward shifts of several kilometres for the saplings of Acer rubrum, Acer saccharum and Betula alleghaniensis in undisturbed forests. However, under the influence of moderate disturbances, only Acer spp. had migrated and there were no shifts under the influence of major disturbances. In contrast, I found no evidence of migration for the saplings of Fagus grandifolia. Although partial cutting increased recruitment success of all four species, it did not result in larger northward range shifts, presumably because recruitment was constrained by short-distance dispersal, strong competition by boreal species, and unfavourable edaphic conditions. Overall, my results highlighted that forest communities in the temperate-boreal ecotone are already changing in response to recent climate warming and that disturbances are accelerating this response. While climate warming erodes the resilience of mixed forests, disturbances remove resident boreal species, thereby accelerating the successional process and facilitating the establishment of temperate species.

Les machines tournantes sont le siège de phénomènes vibratoires particuliers liés à des sources d’excitation variées dues à l’effet de rotation, au couplage vibrations/mouvements de rotation/écoulements tournants, à la symétrie périodique ou quasi-périodique des structures, et à l’amortissement interne et externe. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire portent sur le développement d’une méthodologie de couplage de modèles 1D poutre et 3D pour l’analyse dynamique avancée des machines tournantes. La méthode Arlequin est une méthode de raccord de modèles autorisant par l’intermédiaire d’une technique de superposition, de coupler des modèles numériques de nature différente. L’extension de cette méthode au cadre de la dynamique des machines tournantes offre la possibilité de mieux traiter les aspects énergétiques et propagation d’ondes à travers la zone de recouvrement. À cette fin, plusieurs points sont abordés. Le premier point concerne l’écriture du formalisme Arlequin en régime dynamique transitoire dans le cadre du raccord 1D-3D. À partir des formulations continue et discrétisée, les questions de couplage multi-schémas/multi-échelles en temps sont traitées en se basant sur la conservation de l’énergie globale des sous-domaines couplés. Dans le second point, une méthode de raccord multi-schémas/mono-échelle en temps fondée sur une pondération de type partition de l’unité des paramètres du schéma de Newmark dans la zone de collage est proposée. Elle permet de garantir l’équilibre énergétique du système global et assure la continuité des quantités cinématiques à l’interface. Puis cette approche est généralisée au cadre des raccords multi-schémas/multi-échelles. Ce nouveau formalisme autorise l’intégration numérique avec des schémas et des échelles de temps différents dans un contexte de raccord avec recouvrement tout en préservant l’équilibre énergétique global. Le dernier point traite deux volets principaux. Dans le premier volet, une formulation mixte ciblant les applications machines tournantes pour lesquelles un repère fixe et un autre tournant coexistent, est mise en place. Dans le second volet, le formalisme multi-schémas/multi-échelles en temps est étendu à la formulation mixte dans le but d’obtenir une approche générale permettant l’analyse de modélisations avancées de machines tournantes. La pertinence de ces travaux est illustrée par une application semi-industrielle représentant une application de type machines tournantes. / Rotating machinery are subjected to specific vibratory phenomena related to various sources of excitation arising from rotation, vibration / rotation movements coupling, symmetry of the periodic or quasi-periodic structures, and internal and external damping. This work focuses on developing a methodology for coupling beam and 3D models for advanced dynamic analysis of rotating machinery. The Arlequin method is a multi-scale computation strategy allowing the coupling of numerical models of different nature through a technique of superposition. The extension of this method to the dynamics of rotating machinery framework offers the possibility of a better treatment of the energy aspects and wave propagation through the overlapping zone. To this end, several points are discussed. The first one concerns writing the Arlequin formalism in a transient dynamic regime for a 1D-3D coupling. Using the continuous and discrete formulations, questions regarding coupling different integration schemes and heterogeneous time scales are studied based on the total energy conservation of the coupled sub-domains. In the second point, a multi-scheme integration method based on a weighting partition of unity function of the Newmark’s scheme parameters in the gluing zone is proposed. It ensures the energy balance of the overall system and the continuity of kinematic quantities at the interface. This approach is then generalized to a multi-scheme / multi-scale framework. Based on displacement continuity in the recovering area, this new formalism allows the numerical integration with different time scales and heterogeneous time schemes while preserving the overall energy balance. The last point deals with two main components. In the first phase, a mixed formulation aiming at rotating machinery applications where a rotating and a fixed frame coexist is developed. In the second phase, the multi-scheme / multi-scale framework is extended and applied to the mixed formulation in order to obtain a general approach for analyzing advanced modeling of rotating machinery. The relevance of this work is illustrated by a representative application of rotating machines.

Cette thèse présente l'étude de la réduction de modèles pour les réseaux électriques et les réseaux de transmission. Un point de vue mathématique a été adopté pour la réduction de modèles. Les réseaux électriques sont des réseaux immenses et complexes, dont l'analyse et la conception nécessite la simulation et la résolution de grands modèles non-linéaires. Dans le cadre du développement de réseaux électriques intelligents (smart grids) avec une génération distribuée de puissance, l'analyse en temps réel de systèmes complexes tels que ceux-ci nécessite des modèles rapides,fiables et précis. Dans la présente étude, nous proposons des méthodes de réduction de de modèles à la fois a priori et a posteriori, adaptées aux modèles dynamiques des réseaux électriques.Un accent particulier a été mis sur la dynamique transitoire des réseaux électriques, décrite par un modèle oscillant non linéaire et complexe. La non-linéarité de ce modèle nécessite une attention particulière pour bénéficier du maximum d'avantages des techniques de réduction de modèles.Initialement, des méthodes comme POD et LATIN ont été adoptées avec des degrés de succès divers. La méthode de TPWL, qui combine la POD avec des approximations linéaires multiples, a été prouvée comme étant la méthode de réduction de modèles la mieux adaptée pour le modèle dynamique oscillant.Pour les lignes de transmission, un modèle de paramètres distribués en domaine fréquentiel est utilisé. Des modèles réduits de type PGD sont proposés pour le modèle DP des lignes de transmission. Un problème multidimensionnel entièrement paramétrique a été formulé, avec les paramètres électriques des lignes de transmission inclus comme coordonnées additionnelles de la représentation séparée. La méthode a été étendue pour étudier la solution du modèle des lignes de transmission pour laquelle les paramètres dépendent de la fréquence. / This thesis presents the study of the model order reduction for power grids and transmission networks. The specific focus has been the transient dynamics. A mathematical viewpoint has been adopted for model reduction. Power networks are huge and complex network, simulation for power grid analysis and design require large non-linearmodels to be solved. In the context of developing “SmartGrids” with the distributed generation of power, real time analysis of complex systems such as these needs fast,reliable and accurate models. In the current study we propose model order reduction methods both a-priori and aposteriori suitable for dynamic models of power grids.The model that describes the transient dynamics of the power grids is complex non-linear swing dynamics model. The non-linearity of the swing dynamics model necessitates special attention to achieve maximum benefit from the model order reduction techniques. In the current research, POD and LATIN methods were applied initially with varying degrees of success. The method of TPWL has been proved as the best-suited model reduction method for swing dynamics model ; this method combines POD with multiple linear approximations.For the transmission lines, a distributed parameters model infrequency-domain is used. PGD based reduced-order models are proposed for the DP model of transmission lines. A fully parametric problem with electrical parameters of transmission lines included as coordinates of the separated representation. The method was extended to present the solution of frequency-dependent parameters model for transmission lines.