The Antarctic continent has traditionally been a successful searching ground for meteoritic material due to its cold and dry climate. Meteorites, and their microscopic analogues micrometeorites, were originally sampled from Antarctic ice and snow. Recently, however, a large collection of micrometeorites was discovered in sedimentary traps and moraine deposits from the Transantarctic Mountains, where extraterrestrial dust particles have accumulated for a prolonged time span (ca. 3–4 Ma). Micrometeorites (or ‘cosmic dust’) show unique chemical and isotopic signatures, which originate from a large and diverse amount of asteroidal and cometary bodies within the Solar System. In addition, they document major events such as the origin and evolution of the Solar System, and provide insight into the source region of their precursor bodies. These sedimentary deposits consequently represent a valuable archive that documents the flux of extraterrestrial material to Earth and ancient meteoritic events over Antarctica.Yet, much of this information is lost during the atmospheric entry stage, where cosmic dust is subjected to frictional heating and is partially or completely molten down. This may significantly alter the original physicochemical and isotopic properties of extraterrestrial dust particles. A thorough understanding of these physicochemical processes is thus required to reconstruct the atmospheric entry of cosmic dust (but also larger objects) and interpret their chemical and isotopic data. During the course of this PhD research, multiple sedimentary deposits from the Sør Rondane Mountains (Dronning Maud Land, East Antarctica) were petrographically examined and chemically-isotopically characterized using state-of-the-art instruments. Furthermore, various experiments and numerical models were constructed to replicate the atmospheric entry stage of both small- and large-sized meteoritic material. This study has demonstrated that the Sør Rondane Mountains sedimentary deposits contain a rich and pristine variety of extraterrestrial- and impact-related materials, including micrometeorites, microtektites and meteoritic condensation spherules. Statistical analysis suggests that the Sør Rondane Mountains micrometeorite collection is representative of the contemporary flux of cosmic dust to Earth. Extraterrestrial material is subjected to a complex interplay of redox and volatilization processes during atmospheric entry heating, which allow to explain the chemical trends observed in cosmic dust. Isotopic studies also suggest that at least a minor fraction of the micrometeorite population has sampled new, unknown types of asteroidal and/or cometary bodies. Microtektites and meteoritic condensation spherules have been linked to major meteoritic events on Earth ca. 790 ka and ca. 430 ka ago, respectively, and underline the importance of the Earth’s atmosphere during their formation. The results of this PhD research emphasize the scientific value of Antarctic sedimentary deposits and provide more insight into the processes taking place during the atmospheric entry of extraterrestrial material. / Le continent antarctique a traditionnellement été un terrain de recherche fructueux pour le matériel extraterrestre en raison de son climat froid et sec. Les météorites et leurs analogues microscopiques, les micrométéorites, ont été à l'origine échantillonnés dans la glace et la neige de l'Antarctique. Plus récemment, une grande collection de micrométéorites a été découverte dans des pièges sédimentaires et des dépôts de moraine des montagnes transantarctiques, où des particules de poussière extraterrestres se sont accumulées pendant une période prolongée (environ 3-4 Ma). Les micrométéorites (ou « poussière cosmique ») présentent des signatures chimiques et isotopiques uniques, qui proviennent d'une quantité importante et diversifiée de corps astéroïdes et cométaires au sein du système solaire. En outre, elles documentent des événements majeurs tels que l'origine et l'évolution du système solaire et donnent un aperçu de la région source de leurs corps parents. Ces dépôts sédimentaires représentent par conséquent une archive précieuse qui documente le flux de matière extraterrestre vers la Terre et les événements météoritiques anciens au-dessus de l'Antarctique.Pourtant, une grande partie de cette information est perdue au cours de l'étape d'entrée dans l'atmosphère, où la poussière cosmique est soumise à un chauffage par friction et est partiellement ou complètement fondue. Cela peut altérer considérablement les propriétés physico-chimiques et isotopiques d'origine des particules de poussière extraterrestres. Une compréhension approfondie de ces processus physico-chimiques est donc nécessaire pour reconstituer l'entrée atmosphérique des poussières cosmiques (mais aussi des objets plus gros) et interpréter leurs données chimiques et isotopiques. Au cours de cette recherche de doctorat, plusieurs dépôts sédimentaires des montagnes Sør Rondane (Dronning Maud Land, Antarctique de l'Est) ont été examinés pétrographiquement et caractérisés chimiquement et isotopiquement. En outre, diverses expériences et modèles numériques ont été construits pour reproduire l'étape d'entrée dans l'atmosphère de matériaux météoritiques de petite et de grande taille.Cette étude a démontré que les dépôts sédimentaires des montagnes Sør Rondane contiennent une variété riche et peu altérée de matériaux extraterrestres et de cratères d’impacts, notamment des micrométéorites, des microtektites et des sphérules de condensation météoritique. L'analyse statistique suggère que la collection de micrométéorites des montagnes Sør Rondane est représentative du flux contemporain de poussière cosmique vers la Terre. La matière extraterrestre est soumise à une interaction complexe de processus d'oxydo-réduction et de volatilisation lors de l'entrée dans l'atmosphère, ce qui permet d'expliquer les tendances chimiques observées dans la poussière cosmique. Des études isotopiques suggèrent également qu'au moins une fraction mineure de la population de micrométéorites a échantillonné de nouveaux types inconnus d’astéroïdes et/ou de comètes. Les microtektites et les sphérules de condensation météoritiques ont été liées à des événements météoritiques majeurs sur Terre il y a ~790 ka et ~430 ka, respectivement, et soulignent l'importance de l'atmosphère terrestre lors de leur formation. Les résultats de cette recherche doctorale soulignent la valeur scientifique des dépôts sédimentaires de l'Antarctique et donnent un meilleur aperçu des processus qui se déroulent lors de l'entrée dans l'atmosphère de matière extraterrestre / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Résumé : L’ombre sur l’imagerie satellitaire à très haute résolution spatiale a suscité relativement peu de travaux de recherche en télédétection. La présente étude a pour objectif la détection des zones d’ombre sur l’imagerie IKONOS via l’exploitation des caractéristiques des couleurs de l’ombre. Ces caractéristiques découlent des couleurs photométriques invariantes issues des transformées couleurs. L’approche proposée a pour but d’évaluer dans un premier temps, le potentiel des transformées RGB normalisé, IHS (Intensity, Hue, Saturation), HSV (Hue, Saturation, Value), C[indice inférieur 1] C[indice inférieur 2] C[indice inférieur 3], L[indice inférieur 1] L[indice inférieur 2] L[indice inférieur 3] et M[indice inférieur 1] M[indice inférieur 2] M[indice inférieur 3] (Gevers and Smeulders, 1999) à discriminer les zones d’ombre. Cette évaluation s’est effectuée sur deux images simples dont la première est une image d’extérieur affectée par les effets atmosphériques, et la deuxième est une image d’intérieur, illuminée par une source de lumière artificielle. Les effets atmosphériques, notamment la dispersion, conduisent à la saturation maximale des zones d’ombre sur l’image d’extérieur. Cette conclusion a été vérifiée sur l’image IKONOS et exploitée pour développer une approche pour la détection de l’ombre sur ce genre de données. La transformée IHS a été retenue pour générer les couleurs photométriques H et S respectivement la teinte et la saturation. Deux dérivées I-S et H+l/I+1 ont été calculées. Ces dernières permettent le rehaussement des zones d’ombre sur l’image IKONOS. Trois méthodes de seuillage ont été appliquées sur les deux dérivées afin de particulariser les régions d’ombre. Les deux images finales issues du seuillage ont été fusionnées. La dernière étape de la recherche a consisté en une validation des résultats. Cette opération a démontré la robustesse de l’approche avec une précision globale moyenne de 80%. La confusion entre les zones d’ombre et les régions sombres est la principale faiblesse de l’approche proposée. Cependant, son amélioration est possible grâce à l’intégration d’autres types d’informations comme la texture et la prise en compte du voisinage. // Abstract : The shadow phenomena on the satellite imagery with very high spatial resolution has been the subject of a few research tasks in remote sensing. The aim of the present study is the detection of the shadow’s areas on IKONOS imagery with the use of the shadow’s colors characteristics. These characteristics were derived from the invariant photometric colors. The purpose of the suggested approach is to evaluate initially, the potential of normalized color RGB, IHS (Intensity, Hue, Saturation), HSV (Hue, Saturation, Value), C[subscript 1] C[subscript 2] C[subscript 3], L[subscript 1] L[subscript 2] L[subscript 3] et M[subscript 1] M[subscript 2] M[subscript 3] (Gevers and Smeulders, 1999) transform colors to discriminate shadow’s areas. This evaluation was carried out on two simple images whose first is an outside scene affected by the atmospheric effects, and the second is an interior one illuminated by artificial light source. The atmospheric effects, in particular dispersion, lead to the maximum saturation of shadow’s zones on the outside image. This conclusion was checked on IKONOS image and exploited to develop a method to detect the shadow on this kind of data. IHS transform was retained to generate the photometric colors hue (H) and saturation (S). Two derived images I-S and H+l/I+1 were calculated. They allow the raising of the shadow’s areas on IKONOS image. Three methods of thresholding were applied to the two derived images in order to differentiate the areas of interest. The two final images resulting from the thresholding were joined. The last stage of research consisted of a validation of the results. This operation showed the robustness of the approach with 80% of precision. Confusion between the shadow’s areas and the dark ones is the principal weakness of the suggested approach. However, this new technique can be improved by introducing other information like texture and nearest neighbor analysis.

Le centre de la Galaxie abrite un trou noir supermassif nommé Sgr A*. Grâce à l'instrument GRAVITY, les capacités de haute résolution angulaire du VLTI permettront pour la première fois l'observation directe de l'environnement immédiat d'un tel trou noir. Pour atteindre ce but astrophysique, il est nécessaire d'obtenir des observables interférométriques de grande précision et d'appliquer des techniques de reconstruction d'images. Dans ce contexte, j'ai pu dans une première partie de ma thèse, employer différentes méthodes d'imagerie interférométrique en infrarouge suite à l'observation de la supergéante rouge Alpha Orionis (Bételgeuse) avec l'interféromètre à trois télescopes IOTA. Ces travaux ont pu notamment conduire à la mise en évidence de structures asymétriques brillantes à la surface de l'étoile qui sont très probablement de nature convective.<br /><br />La précision des observables interférométriques conditionne la qualité de la reconstruction d'image. Dans une deuxième partie, j'ai pu pratiquer une étude des performances interférométriques simulées de GRAVITY afin d'estimer la précision sur les phases et visibilités qu'il délivrera. Afin d'optimiser les futures observations de GRAVITY, il est essentiel d'avoir une idée des caractéristiques spatiales et temporelles de son objectif scientifique majeur qu'est Sgr A*. Pour cela, j'ai pu finalement participer à une campagne d'observation multi-longueurs d'onde de l'environnement de ce trou noir. A cette occasion, j'ai utilisé le mode BURST du spectro-imageur VISIR pour obtenir une haute résolution angulaire et une grande sensibilité au rayonnement de Sgr A*. Ceci m'a conduit à obtenir une limite supérieure la plus basse jamais enregistrée à 8,6 microns. Autre fait marquant, ces observations ont révélé la présence d'un sursaut d'intensité lumineuse en proche infrarouge. Si le processus de rayonnement n'est pas encore parfaitement modélisé, ces observations tendent à confirmer que les sursauts tirent leur origine d'un mouvement orbital de matière à quelques rayons de Schwarzschild de Sgr A*.<br /><br />Grâce à sa précision astrométrique de 10 micro-secondes d'angle, correspondant à un rayon de Schwarzschild à la distance du Centre Galactique, GRAVITY sera en mesure de résoudre le mouvement orbital de ces spots de matière et de comprendre la nature d'un tel rayonnement. De plus, il permettra la mesure directe de la métrique d'espace-temps et l'étude de la relativité générale en champ fort.

La fluorescence chlorophyllienne induite par le soleil est une nouvelle façon de suivre l'évolution de la végétation et le cycle global du carbone. Grâce au modèle simulé et aux expériences sur le terrain et aéroportée, la recherche multi-échelles de méthode de détection de la fluorescence de la chlorophylle induite par le soleil est développé dans cette thèse. Les principales conclusions et innovations sont les suivantes : 1. Les expériences de contrôle en eau du maïs montrent que la fluorescence passive peut être utilisée pour détecter le stress hydrique des culture. L'analyse de la réponse de la fluorescence et de la température montre que la fluorescence est très sensible au stress hydrique précoce. 2. Après avoir analysé les effets de la température, de l'angle zénithal solaire et du rendement quantique de la fluorescence sur la détermination de la fluorescence, nous proposons une méthode d’obtention de la fluorescence qualitative basée sur l'indice de réflectance. 3. L’analyse des effets de la détermination de la fluorescence aéroportée nous a permis de montrer que l'angle zénithal solaire et la hauteur du capteur aéroporté sont les facteurs importants qui influent sur la détermination de la fluorescence induite par le soleil. / Sun-induced chlorophyll fluorescence is a new way to monitor the vegetation change and global carbon cycle. Through the model simulated analysis, the pot experiment and the airborne flying experiment, the research on detecting the multi-scale sun-induced chlorophyll fluorescence is developed in this dissertation. The main conclusions and innovations are as follows: 1. The maize water control experiments demonstrate that the passive fluorescence can be used to detect the crop water stress, and the analysis of the different responses of the fluorescence and temperature illustrates that the fluorescence is much sensitive to the early water stress. 2. Analyze the effects of temperature, sun zenith angle and fluorescence quantum efficiency on the qualitative fluorescence retrieval, and propose a qualitative fluorescence retrieval method based on the reflectance index. 3. Analyze the effects of airborne fluorescence retrieval, and obtain that sun zenith angle and airborne sensor height are the important factors to affect the sun-induced fluorescence retrieval from the simulated analysis and airborne flying experiment.