Dans l’éventualité où l’important réservoir de carbone que représentent les tourbières venait à être déstabilisé, les impacts sur le climat planétaire pourraient être majeurs. Pourtant, les facteurs influençant les taux d’accumulation de carbone à l’échelle décennale et centennale dans les tourbières n’ont pas clairement été déterminés et les dynamiques passées et contemporaines en matière d’accumulation de carbone ont rarement été comparées pour le même site d’étude. Ce projet visait à (1) reconstruire à l’échelle fine (cm) les taux d’accumulation de carbone pour la tourbière Degerö Stormyr (Suède), (2) identifier les principaux facteurs influençant ces taux d’accumulation et (3) comparer les taux reconstruits aux flux de carbone contemporains mesurés sur le site. Deux approches méthodologiques complémentaires ont été employées : les reconstructions paléoécologiques et la modélisation. Les principales conclusions de ce mémoire sont les suivantes : (1) les taux apparents d’accumulation de carbone sont principalement liés aux conditions hydroclimatiques dans l’acrotelme, mais sont influencés par la composition végétale de la tourbe dans le catotelme. (2) Les taux réels d’accumulation de carbone pour la période récente (≈ 130 dernières années) sont semblables au bilan écosystémique net de carbone mesuré sur le site. (3) La comparaison entre les dynamiques récentes et à plus long terme suggère que Degerö Stormyr a séquestré davantage de carbone au cours des dernières décennies. Les résultats de ce mémoire soulignent l’importance d’étudier les facteurs influençant les taux d’accumulation de carbone pour différentes échelles temporelles et suggèrent que l’accent doit être mis sur l’accumulation de carbone à l’échelle décennale et centennale. / In the event that the important carbon reservoir sequestered in peatlands were to be destabilized, the impacts on global climate could be major. However, the factors influencing carbon accumulation rates at decadal and centennial scale in peatlands have not yet been clearly identified and past and contemporary carbon accumulation dynamics of the same study site have rarely been compared. This project aimed to (1) reconstruct fine scale (cm) carbon accumulation rates for the Degerö Stormyr peatland (Sweden), (2) identify the key factors influencing accumulation rates and (3) compare the reconstructed rates to modern carbon fluxes measured at the site. Two complementary methodological approaches were used: paleoecological reconstructions and modelling. The main conclusions of this thesis are that: (1) Apparent rates of carbon accumulation are mainly related to hydroclimatic conditions in the acrotelm, but are influenced by the vegetation composition of the peat in the catotelm. (2) True rates of carbon accumulation for the recent period (≈ last 130 years) are similar to the net ecosystem carbon balance measured on site. (3) The comparison between recent and long-term carbon accumulation dynamics suggests that Degerö Stormyr has sequestered more carbon over the past decades. The results of this thesis highlight the importance of studying factors influencing carbon accumulation rates at different time scales and suggest that emphasis should be placed on decadal and centennial scales.

Les procédés de mise en forme par enlèvement de matière introduisent, lors de la formation du copeau,des phénomènes complexes et rendent difficiles la maîtrise des grandeurs énergétiques. Des mesuresréalisées à l’aide d’un dynamomètre à six composantes permettent de mieux appréhender ces phénomènes.Ce dynamomètre permet de mesurer l’ensemble des actions mécaniques transmises par la liaison mécaniqueentre la matière usinée (copeau et pièce) et l’outil de coupe. Les mesures révèlent alors la présence demoments, à la pointe de l’outil, non évalués par les modèles de coupe classiques. Cependant, les lois decomportement actuelles ne permettent pas d’exprimer complètement ces phénomènes complexes (gradientsde déformations) lors de la formation du copeau. Actuellement, une modélisation analytique ou numérique etrendant compte de ces phénomènes est donc exclue. Des approches expérimentales ont alors été menées entournage et en perçage. Aujourd’hui ces recherches s’étendent au cas du fraisage.Pour ceci, un nouveau dynamomètre à six composantes adapté au fraisage a été conçu, réalisé etétalonné. Une démarche expérimentale a alors été mise en place afin de modéliser le moment de coupeconsommateur de puissance. Ce moment est alors étudié dans une configuration de coupe orthogonale enfraisage. Un modèle expérimental du moment de coupe est alors proposé. Cette modélisation fait intervenir lasection de copeau réelle instantanée et un nouveau critère énergétique : la densité de moment. Une étude surles paramètres cinématiques réels de l’outil montre la nécessité de prendre en compte la section de copeauinstantanée réelle. Celle–ci est alors calculée à partir de la position réelle de l’outil déduite des donnéescinématiques extraites des codeurs de position des axes et de la broche de la machine outil. Les paramètresinfluents sur la densité de moment ont été mis en évidence par un plan d’expériences et une analyse de lavariance. Une modélisation de ce critère similaire aux coefficients spécifiques de coupe a par la suite étédéveloppée.Enfin, le bilan énergétique de l’opération de coupe étudiée est considéré. Une démarche pratiqued’évaluation rapide de la puissance maximale de coupe est présentée en intégrant la modélisation du momentproposée. L’intérêt et l’importance de la prise en compte du moment de coupe sont alors confirmés pourprédire et définir les énergies mises en jeu par le processus de coupe. / In the cutting process, during the chip formation, complex phenomena occur and the control of theenergy parameters is difficult. Information about these phenomena are given with the measurement of the sixcomponents of the mechanical actions. This dynamometer allows to measure the six mechanical actions (3forces and 3 moments) between the chip, the workpiece and the tool during the chip formation. Themeasurement of the moments at the tooth tip is not inclued in the classical cutting model.However, actual behaviour laws cannot express all the phenomena occurred during the chip formation.Thus, analytical or numerical cutting model taking into account these phenomena is not possible. Previousstudies have been performed in turning and drilling and allow to extend these works to milling.A new six components dynamometer suitable to milling have been designed and calibrated. Anexperimental approach is proposed in order to model the cutting moment involved in the cutting energybalance. The study is performed in orthogonal cutting configurations. A model of cutting moment is proposedand depends on the instantaneous undeformed chip section and a new criteria : the moment density. A studyon real kinematic parameters shows that the instantaneous undeformed chip section have to take intoaccount. The instantaneous undeformed chip section is computed with real position of the tool obtained withthe encoders of linear axes and spindle of the CNC Machine. Design of experiments and variance analysis haveshown influent parameters on the moment density. A model of the moment, close to specific pressurecoefficient, has been developed.Finally, the cutting energy balance of the milling operation used is studied. A practical approach includedthe moment model allow an accurately evaluation of the energy balance. In milling operation, the studyconfirms the cutting moment at the tool tip and shows the necessity to take into account moments in theenergy balance.

Avec le développement rapide des technologies sans fil modernes et la miniaturisation des antennes et des systèmes électriques, l'emploi des antennes à l'intérieur du corps humain pour le suivi thérapeutique est devenu possible. Des batteries permettent d'alimenter ces antennes ; la réduction de la consommation de puissance implique l'augmentation de la durée de vie de circuits ingérables. Le corps humain, qui a une conductivité non nulle, n'est pas un milieu idéal pour la transmission des ondes RF à cause de l'atténuation liée aux propriétés diélectriques des tissus biologiques. Cependant, les tissus humains ne perturbent pas le champ magnétique car celui-ci dépend de la perméabilité du milieu qui est égale à un dans le corps humain. Bien que la puissance du champ magnétique décroisse avec l'exposant six de la distance, la technique utilisant les communications par induction magnétique en champ proche a été adoptée dans cette étude pour concevoir une liaison sans fil à faible portée à travers le corps humain. Durant ces travaux de thèse, après une caractérisation détaillée de la bobine d'émission située à l'intérieur du corps humain et de la bobine de réception localisée à sa surface, nous avons mis en place un bilan de liaison pour contribuer à l'amélioration du transfert de puissance dans ce milieu dissipatif. Un modèle analytique, déterminant les facteurs qui peuvent affecter le bilan de liaison par induction magnétique, a été vérifié à travers les simulations et les mesures. La variation de la position et de l'orientation de l'antenne ingérable ont été prises en compte pour évaluer la réponse de couplage entre la bobine émettrice et la bobine réceptrice. Les résultats obtenus constituent un pas en avant vers de futures recherches sur la conception de antennes dans les milieux dissipatifs et en particulier le corps humain / With the rapid growth of wireless technology and the miniaturization of modern antennas and electrical systems, the use of antennas inside the human body for therapeutic monitoring became possible. Batteries are used to supply these antennas; reducing the power consumption allows to increase the lifetime of ingestible systems. The human body, which has non-zero conductivity, is not an ideal environment for the transmission of RF waves because of the attenuation due to the dielectric properties of biological tissues. However, the human tissues do not disrupt the magnetic field as it depends on the permeability of the medium which is equal to one in the human body. Although the magnetic field power decreases with the distance exponent six, the technique using near-field magnetic induction communications was adopted in this study to design a short range wireless link through the human body. In this thesis, after a detailed characterization of the transmitting coil antenna located inside the human body and the receiving coil placed on its surface, we have implemented a link budget to contribute to the improvement of power transfer in the dissipative medium. An analytical model, identifying factors that can affect the link budget by magnetic induction, has been verified through simulations and measurements. The variation of the position and the orientation of the ingestible antenna were taken into account to evaluate the coupling response between the transmitting coil and the receiving coil. The results are a step toward future research on the design of antennas in dissipative media, in particular the human body

Le milieu urbain est à l'origine de processus radiatifs, thermiques, dynamiques et hydriques qui modifient le climat de la ville. La couche superficielle du sol, avec la présence plus ou moins importante de surfaces végétales ou d’eau, les activités humaines qui induisent des rejets de chaleur et de polluants, et la structure urbaine, avec des matériaux de construction et une certaine morphologie du cadre bâti, sont les principaux facteurs de cette modification. Le bilan d'énergie thermique permet d'appréhender la majorité des perturbations générées par la ville. A l'aide du schéma Town Energy Balance, développé par Météo-France pour paramétrer les échanges en énergie et en eau entre les surfaces bâties et l'atmosphère, nous avons effectué des tests de sensibilité du bilan d'énergie à différents facteurs. Ces facteurs appartiennent à cinq domaines d'actions : le bâtiment, l'espace public, l'organisation urbaine, les activités industrielles et les transports. Nos différentes simulations ont permis de confirmer le rôle prédominant des paramètres radiatifs dans le bilan d'énergie de la ville en été. Durant l'hiver, ce sont d’autres paramètres thermiques (isolation) qui ont la plus grande influence. Les collectivités territoriales françaises ont à leur disposition plusieurs outils et moyens pour agir en faveur de leur environnement climatique et intégrer des facteurs influant sur le climat urbain : leurs domaines de compétence directe (voirie, bâtiments communaux, espaces verts, etc.), les documents stratégiques d'orientation (SCOT et PLU), les procédures d'aménagement (ZAC et lotissement), l'incitation et l'information de leurs citoyens et de leurs services (Agenda 21 local, Plan Climat Territorial, Approche Environnementale de l'Urbanisme). Elles ne peuvent cependant pas agir avec une liberté suffisante, compte tenu des limites contraignantes entre droit de l’urbanisme et droit de la construction et de l’habitat / Urbanization, with artificial surfaces replacing natural land, more anthropogenic heat and urban geometry, modifies the micro and meso scale climate. Such modifications do alter the radiative, thermal, moisture and aerodynamics properties of the urban environment. The study of energy balance could help understanding most of these changes. In this thesis, we used the urban surface exchange parameterization of Météo-France: Town Energy Balance, which computes water and energy exchanges between urban surfaces and atmosphere. In order to study the significance of different factors, we made a sensivity study. Factors are filed in five fields: building, public space, land use, industrial activities and transports. Our simulations showed that radiative parameters are the most influential during the summer. During winter, other thermal parameters (insulation) are the most influential. French local authorities could use several tools and means to act in favor of their climatic environment: their fields of direct jurisdiction (roads, parks, buildings which are owned by the community, etc.), guidance documents (SCOT and PLU), development procedures (urban development zone and building plotting), and incitement and pieces of information for their citizens and their agencies (local Agenda 21, Plan Climat, Approche Environnementale de l'Urbanisme). They can not work completely freely because of the boundary between urban planning law and building and dwelling law

L’aquifère molassique du Bas-Dauphiné est situé le long de la vallée du Rhône, dans le Sud-Est de la France. Cet aquifère d’une superficie proche de3000 km², et d’une épaisseur moyenne de 400m renferme une eau d’excellente qualité, utilisée par de nombreuses collectivités pour l’alimentation en eau potable. Cependant certains secteurs montrent une forte vulnérabilité de la nappe aux activités agricoles. L’utilisation d’outils géochimiques etisotopiques a permis de préciser le fonctionnement hydrodynamique de l’aquifère. Dans un premier temps, nous avons montré que la stratification des écoulements décrite par De La Vaissière (2006) sur la partie drômoise de l’aquifère s’étend au secteur isérois. Les eaux les plus profondes ont des vitesses de circulation de l’ordre du mètre par an alors que les flux superficiels ont des vitesses de circulations d’une centaine de mètres par an. D’autre part, le marquage des nappes superficielles et des rivières par des teneurs faibles en tritium (de 3 à 4 UT) et forte en magnésium (jusqu’à 18 mg/L)indique un apport d’eaux anciennes, issues de l’aquifère molassique vers ces eaux superficielles. La définition de deux pôles d’eaux et l’application d’une équation de mélange couplés à la réalisation de bilans hydrogéologique a permis d’appréhender les volumes échangés. Il apparaît finalement que les réservoirs d’eaux superficiels constituent l’exutoire principal de l’aquifère molassique. L’utilisation des éléments traces a mis en avant le rôleessentiel du temps de séjour des eaux dans l’aquifère ainsi que des conditions d’oxydo-réduction dans l’acquisition de la minéralisation. L’évaluation de la qualité naturelle des eaux de la nappe a montré l’impact des activités agricoles sur l’aquifère, avec prés de 80% des échantillons ayant une teneur en nitrates supérieure à la concentration naturelle supposée. L’étude des teneurs en pesticides conforte ce constat. De plus l’étude de l’évolution des concentrations en polluants montre une dégradation de la ressource. / The molassic basin of Bas-Dauphiné is located in south-eastern France, in the Rhône valley. With an averagethickness of about 400 m, and a surface area of about 2900 km², this aquifer is an important groundwaterresource for freshwater supply and agriculture. However, this resource is also vulnerable and is impacted byhuman activities. The use of geochemical and isotopic analyses made it possible to understand the hydrodynamicsurvey of the aquifer. Firstly, we showed the stratification of the groundwater previously described in thesouthern part of the molassic aquifer could be extended to the north. The groundwater flow velocity is about onemeter / year for the deepest flow and around 100-200 meter /year for the shallowest flow. Secondly, superficialaquifers and rivers are marked by low tritium activities (3 to 4 UT) and high magnesium concentrations (until 18mg/L), which indicate ancient molassic water contribution. The definition of two water types and the applicationof a mixing equation combined with hydrogeological balances lead to an estimation of the contribution of thedeep aquifer to the shallow aquifer. It is finally established that surface water (aquifers and rivers) constitute themain outlet of the molassic aquifer. The use of trace elements shows the importance of the groundwaterresidence time and of redox conditions in the water mineralization. The assessment of baseline quality shows theimpact of agricultural activities upon the aquifer, with nearly 80 % of samples showing higher nitrateconcentration than the maximal natural concentration. This is confirmed by the study of pesticidesconcentrations. Furthermore, the evolution of pollutants concentrations points out a deterioration of the resource.

La congélation partielle du mix dans un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR)est l'étape la plus critique dans la fabrication d'un sorbet, car c'est la seule étape où de nouveaux cristaux de glace se forment; par la suite ces cristaux ne font que grossir. L'objectif principal est de produire un grand nombre de cristaux les plus petits possibles afin d'obtenir une texture onctueuse. Pendant le procédé de congélation, le produit est soumis à des interactions couplées d'écoulement du fluide, de transfert de chaleur, de changement de phase et de cisaillement. Ces interactions sont déterminées par les conditions opératoires du procédé de congélation et affectent l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace, ainsi que la texture finale du produit. Ce travail présente la caractérisation expérimentale et la modélisation du procédé de congélation d'un sorbet. La congélation du sorbet à été effectuée dans un ECSR à l'échelle pilote. L'objectif principal de ce travail est l'étude de l'influence des conditions opératoires du procédé de congélation sur les caractéristiques finales du produit: distribution de taille de cristaux de glace, température du produit, fraction volumique de glace et viscosité apparente. Le comportement de l'écoulement du produit dans l'ECSR a été caractérisé par une étude expérimentale et une modélisation de la distribution du temps de séjour (DTS). Une approche de modélisation de la cristallisation de la glace couplant le modèle de DTS avec des équations de transfert de chaleur et de bilan de population des différentes classes de taille de cristaux a été développée. À partir d'une première estimation des paramètres, le modèle de cristallisation prédit de façon satisfaisante les tendances expérimentales et donne un bon aperçu de l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace au cours du procédé de congélation dans l'ECSR. / The partial freezing of the mix inside the scraped surface heat exchanger (SSHE) is the most critical step in sorbet manufacturing, since it is the only stage where new ice crystals are produced; further in the process these ice crystals will only grow. The main objective of the freezing process is to form the smallest possible ice crystals, so as to assure a smooth texture in the final product. During the freezing process the product is subjected to coupled interactions of fluid flow, heat transfer, ice phase change and shear. These interactions are determined by the freezing operating conditions and affect the evolution of the ice crystals size distribution (CSD) and the final texture of the product. This work presents the experimental characterization and the modelling of the initial freezing process of a sorbet. The freezing of sorbet was carried out in a SSHE at the pilot scale. The main objective of this work was the study of the influence of the freezing operating conditions on the final product characteristics: ice CSD, product temperature, ice volume fraction, apparent viscosity. The product flow behaviour in the SSHE was characterized by an experimental and modelling study of the residence time distribution (RTD) of the product. An ice crystallization modelling approach, taking into account the coupling of an empirical RTD model with heat transfer equations and a population balance of the different ice crystal size classes was developed. With a first set of estimated parameters, the ice crystallization model predicts satisfactorily the experimental trends, and made it possible to have an insight on the evolution of ice CSD during the freezing process in the SSHE.

Les plages sableuses et les dunes côtuères occupent encore de nos jours une place importante dans la zone côtière du Nord-Pas-de-Calais. Ces accumulations sableuses, qui sont parfois le seul rempart protégeant les zones basses de la plaine côtière des submersions marines, sont des milieux particulièrement vulnérables dans le contexte actuel de l'élévation du niveau de la mer associée au changement climatique. Les objectifs principaux de la thèse étaient d'analyser les variations du trait de côte et du bilan sédimentaire à l'échelle régionale, d'apprécier le rôle des variations du volume sédimentaire sur la stabilité de la ligne de rivage, et d'évaluer les zones les plus menacées par les risques littoraux dans un avenir proche, de travail reposant en grande partie sur l'utilisation de données topographiques acquises par LiDAR aéroporté entre 2008 et 2014 ainsi que de photographies aériennes de 1963 à 2009. L'analyse de l'évolution du trait de côte a montré des évolutions contrastées, que ce soit spatialement ou temporellement. En effet, plusieurs portions de littoral ont connu une propagation du trait de côte à long terme, comme à court terme, tandis que d'autres sites ont subi un très fort recul à l'échelle de plusieurs décennies, mais aussi ces dernières années. La comparaison entre l'évolution du trait de côte et le volume initial du haut de plage en 2008, a montré que les reculs les plus importants se sont essentiellement produits dans les secteurs où l'on pouvait observer une absence de haut de plage à marée haute. Sur plusieurs sites, nos résultats suggèrent également qu'à partir d'un volume seuil de sédiments sur le haut de plage, le trait de côte est stable ou montre une tendance à la propagation vers le large. La cartographie de l'aléa de submersion marine à l'horizon 2050, prenant en compte la hausse du niveau marin liée au changement climatique, a montré clairement des franchissements du cordon dunaire sur plusieurs sites. Cette cartographie étant établie sur les données topographiques les plus récentes, à savoir décembre 2013 et janvier 2014, ces submersions potentiells ont une forte probabilité de se produire bien plus tôt que l'année 2050 en raison des forts taux d'érosion constatés sur certains massifs dunaires. Le calcul des bilans sédimentaires de l'ensemble du littoral régional, a montré, dans l'ensemble, une tendance à l'accrétion. Cette accrétion est d'autant plus significative pour le haut de plage et les dunes côtières, hormis pour quelques sites qui connaissent un grave déficit sédimentaire (particulièrement dans la baie de Wissant et sur la rive nord de la baie de l'Authie). Ces résultats suggèrent que la côte du Nord-Pas-de-Calais ne se trouve pas dans une situation de pénurie sédimentaire mais connaitrait plutôt une accumulation sur la majeure partie de son linéaire côtier. / Sandy beaches and coastal dunes still represent a significant portion of the coastal of Nord-Pas-de-Calais, northern France. These sandy accumulation landforms, which sometimes constitute the only defense protecting low-lying coastal areas from coastal flooding, are particularly vulnerable to sea level rise associated with climate change. The main objectives of the thesis were to analyze shoreline change and coastal sediment budget at the regional scale, to assess the role of changes in sediment volume on shoreline stability,and to evaluate areas at risk from coastal hazards in the near future, using airborne topographic LiDAR data collected between 2008 and 2014 and aerial photographs from 1963 to 2009. Analyses of shoreline change revealed spatially as well as temporally variables evolutions.Seaward shoreline progradation occured along several stretches of coastline at multidecadal and short times-scales, while significant coastal retreat took place at other sites during the same time periods. The comparison between coastline evolution and the initial volume of the upper beach in 2008 showed that the higher retreat rates were mainly observed in areas where the upper beach was lacking at high tide. Our results also suggest that there is a sediment volume threshold on the upper beach at each site above which the coastline is stable or progrades seaward. Mapping of areas at risk of marine flooding in 2050, taking into account a projection of sea level rise due to climate change, clearly shows that the submersion of coastal dunes would take place at several sites during storm-induced high water level events. The mapping of these areas at risk being based on topographic data collected in December 2013 and January 2014, coastal flooding is very likely to occur much earlier than 2050 at several sites, however, where very high rates of coastal retreat result in severe erosion of the coastal dunes. The calculation of sediment budget based on the repetitive LiDAR surveys shows that, overall, sediment accretion predominates over the entire regional coastal zone. This accretion is particularly significant for the upper beach and coastal dunes, except for a few sites that are characterized by a strong sediment deficit (particularly Wissant bay and the Northern shore of the Authie estuary). These results suggest that the coastal zone of Northern France does not experience sediment shortage, but is rather dominated by sediment storage in the backshore of the sand beaches

L'adaptation des villes au changement climatique constitue un enjeu majeur des politiques d’aménagement. Promouvoir l'intégration des infrastructures vertes et bleues dans l'environnement urbain entant que stratégies d'adaptation implique ainsi de comprendre leurs impacts sur les bilans en eau et en énergie. Un modèle hydro microclimatique,TEB-Hydro, a préalablement été développé en tenant compte du couplage détaillé des deux bilans. Cependant, des études récentes ont mis en cause la représentation des processus hydrologiques en sous-sol urbain. Ainsi, ce travail de thèse consiste à améliorer la composante hydrologique du modèle (drainage de l’eau du sol par les réseaux, écoulements souterrains vertical et latéral). Après calage,une évaluation hydrologique est réalisée sur deux bassins versants urbains de Nantes. Dans les deux cas, le calage fait ressortir la même configuration de simulation, malgré des morphologies différentes, ce qui est encourageant pour des applications du modèle en projection climatique. L’évaluation hydrologique met en avant les paramètres clés du modèle et démontre une amélioration du processus de l’infiltration de l’eau du sol dans le réseau d’assainissement. L’évaluation hydro-énergétique du modèle démontre une représentation satisfaisante des flux de chaleur sensible et latente. Le fonctionnement du modèle vis-à-vis de l’évapotranspiration est discuté via le prisme de la végétation et de la morphologie urbaine. Une première application de TEB-Hydro en contexte de changement climatique permet d’évaluer une méthode statistique existante de désagrégation et soulève la problématique de la représentation de la dynamique pluviométrique dans ce contexte. / Adapting growing cities to climate change is a major challenge in planning policy. Promoting the integration of green and blue infrastructures in the urban environment as adaptation strategies implies understanding their impacts on both the urban hydrological and energy balance. A hydro-microclimate model,TEB-Hydro, was developed previously, taking into account detailed coupling between the two balances. However, first model evaluation studies on different urban catchments have questioned the representation of the hydrological processes in the urban subsoil. This PhD work consists of performing new developments on the models hydrological component (soil-water drainage by sewer networks, vertical and lateral subsoil flows). After calibration a hydrological evaluation is performed on two urban catchments in Nantes. In both cases, the calibration brings out the same simulation configuration, despite different catchment related properties. This is encouraging for applying the model on climate projection. The hydrological evaluation highlights the model key parameters as well as shows improvements concerning sewer soilwater infiltration processes. In addition, a hydro-energetic evaluation shows a satisfactory representation of sensible and latent heat fluxes. The model operation vis-à vis evapotranspiration processes is discussed through vegetation and urban morphology. A first application of TEB-Hydro in climate change context enables evaluating an existing statistical disaggregation method as well as raises the problematic in representing rainfall dynamics for climate projection purposes.

Dans cette thèse est défendu l'intérêt d'évaluer la santé d'un système/objet industriel multi-composants à travers un bilan de santé multi-niveaux hiérarchiques. Elle a donc pour objet principal de justifier les éléments essentiels du concept de bilan de santé générique qui représente l'état réel d'un système sous la forme d'un vecteur d'indicateurs de différentes natures. Vis-à-vis de ce fondement, la thèse se focalise plus spécifiquement sur les fonctions de détection des anomalies-normalisation et agrégation d'indicateurs pour élaborer un index synthétique représentatif de l'état de santé global pour chaque élément du système. Il est ainsi proposé, une nouvelle approche de détection conditionnelle des anomalies. Cette approche a pour intérêt de quantifier la déviation pour chaque indicateur par rapport à son mode de comportement nominal tout en prenant en compte le contexte dans lequel évolue le système. Une extension à l'exploitation de l'intégrale de Choquet en tant qu'opérateur d'agrégation des indicateurs est aussi proposée. Cette extension concerne, d'une part, un processus d'apprentissage non supervisé des capacités pour le niveau le plus inférieur dans l'abstraction, à savoir celui des composants, et d'autre part, une approche de mise en oeuvre de leur inférence d'un niveau à l'autre. Ces propositions sont appliquées sur un moteur diesel de navire, système essentiel du projet BMCI du pôle MER-PACA dans lequel s'inscrit cette thèse / This work is addressing the health assessment of a multi-component system by means of multi-levels health check-up. Thus scientific Ph. D. objective aims to establish items of a generic health check-up concept. It focuses specifically on the functions of anomaly detection, normalization and aggregation of different indicators to develop a synthetic index representing the overall health status for each element within the system. In that way, it is proposed a new approach for detecting conditional anomalies. This approach has the advantage of quantifying the deviation for each indicator compared to its nominal behavior while taking into account the context in which the system operates. An extension of the Choquet integral used as an operator aggregating indicators is also proposed. This extension regards on the one hand, a process of an unsupervised learning of the capacity coefficients for the lowest level of abstraction, namely components level, and on the other hand, an approach to inference them from one level to another. These contributions are implemented on a ship diesel engine which is the most critical system for the BMCI project of the MER-PACA pole to which this thesis is attached

L’humanité fait face aux défis urgents de réduire l’impact environnemental de l’agriculture, de changer les régimes alimentaires et d’accroître la production alimentaire. Le palmier à huile est une plante pérenne tropicale emblématique de ces défis. Alors que sa culture peut être à l’origine d’impacts environnementaux, le palmier à huile peut produire, en conditions optimales, 7 à 10 fois plus d’huile alimentaire que les cultures oléagineuses annuelles. Dans ce contexte, améliorer la durabilité de la production d’huile de palme est crucial, tant pour réduire les impacts environnementaux négatifs que pour garantir la sécurité alimentaire. L’application de fertilisants azotés (N) a été identifiée comme une source majeure d’impacts environnementaux dus à la culture du palmier. Des analyses de cycle de vie de l’huile de palme ont été réalisées pour quantifier les impacts et identifier des améliorations de pratiques agricoles. Cependant, les seuls modèles d’émissions disponibles pour estimer les pertes de N dans l’environnement sont généralement valides pour les cultures annuelles et en climat tempéré. L’utilisation de tels modèles dans l’analyse de cycle de vie peut mener à des résultats très incertains ou à une faible sensibilité aux pratiques. L’objectif global de ce travail de recherche était d’aider à l’identification de pratiques pour réduire les pertes de N dans l’environnement. Le cœur du travail était le développement d’un modèle estimant toutes les pertes de N dans les plantations, tout en étant sensible aux pratiques. L’étude s’est concentrée sur les flux de N dans les plantations de palmiers sur sols minéraux. Nous avons réalisé quatre étapes pour mener à bien cette recherche. Premièrement, nous avons mené une revue de littérature de tout le savoir existant concernant les flux et pertes de N dans les plantations. Deuxièmement, nous avons comparé 11 modèles existants, pouvant être utilisés pour prédire les pertes de N dans les plantations. Troisièmement, nous avons réalisé une analyse de sensibilité de Morris approfondie du modèle mécaniste APSIM-Oil palm. Quatrièmement, nous avons construit IN-Palm, un indicateur agri-environnemental pour les pertes de N dans les plantations. Nous avons utilisé la méthode INDIGO® et l’approche de modélisation par arbres de décisions flous pour développer IN-Palm, et nous avons validé cet indicateur en utilisant des mesures de lixiviation de N d’une plantation à Sumatra, Indonésie. Notre revue de littérature et notre comparaison de modèles ont montré que les particularités du palmier à huile peuvent affecter significativement les dynamiques et pertes de N. Nous avons identifié des manques de recherche et des incertitudes sur les pertes de N, leurs déterminants et la modélisation des particularités du palmier. Nous avons identifié les déterminants des pertes de N et du rendement dans le modèle mécaniste APSIM-Oil palm. Nous avons développé IN-Palm, qui utilise 21 variables d’entré facilement accessibles pour estimer chaque voie de perte de N. Les prédictions de lixiviation de N par IN-Palm étaient acceptables, et IN-Palm s’est montré efficace pour tester des changements de pratiques agricoles. Cette recherche constitue une synthèse exhaustive des connaissances et modèles disponibles pour les flux et pertes de N dans les plantations. L’un des principaux résultats est un nouvel indicateur agri-environnemental, IN-Palm, sensible aux pratiques et conditions locales, de même qu’utilisable en tant que modèle d’émission dans des approches holistiques. Cet indicateur peut être une base utile pour de futures recherches sur l’utilisation d’indicateurs agri-environnementaux pour réduire l’incertitude des analyses cycle de vie, et pour de futures adaptations à d’autres plantes pérennes tropicales. / Humanity faces the challenges of urgently decreasing the environmental impact of agriculture, shifting diets and increasing food production. Oil palm is a tropical perennial crop emblematic of these challenges. While its cultivation can be associated with environmental impacts, oil palm can produce 3 to 7 t of edible oil ha-1 in optimal conditions, which is 7 to 10 fold higher than in annual oil crops. In this context, improving palm oil production sustainability is crucial for both reducing negative environmental impacts and ensuring food security. Application of synthetic nitrogen (N) fertilisers was identified as a major source of environmental impacts associated with the cultivation of oil palm. Life cycle assessments of palm oil have already been performed to help quantify impacts and identify potential improvements of management practices. However, the only available emission models to estimate N losses to environment are generally valid for annual crops and temperate climate conditions. The use of such general models in life cycle assessment may lead to very uncertain results or to low sensitivity of assessments to management practices. The overall objective of this research work was to help identify management practices to reduce N losses in the environment. The core of the work was hence to develop a model that estimates all N losses in oil palm plantations, while being sensitive to management practices. The study focused on N fluxes in industrial oil palm plantations on mineral soils. We performed four steps in order to complete the objectives of this research work. First, we conducted a literature review of all the existing knowledge about N fluxes and losses in plantations. Second, we compared 11 existing models that may be used to predict N losses in plantations. Third, we performed an in-depth Morris’s sensitivity analysis of one of the models, the APSIM-Oil palm process-based model. Fourth, we used all the information identified in the previous chapters, together with expert knowledge, to build IN-Palm, an agri-environmental indicator for N losses in oil palm plantations. We used the INDIGO® method and the fuzzy decision tree modelling approach to develop IN-Palm, and we validated this indicator using a field dataset of N leaching from a plantation in Sumatra, Indonesia. Our literature review and model comparison showed that oil palm peculiarities may impact significantly N dynamics and losses. We identified research gaps and uncertainties about N losses, their drivers and the modelling of oil palm peculiarities. We identified the main drivers of N losses and yield in the APSIM-Oil palm processbased model. We built IN-Palm, which uses 21 readily available input variables to estimate each N loss pathway. IN-Palm predictions of N leaching were acceptable, and IN-Palm has shown efficient to help testing management changes. This research constitutes a comprehensive synthesis of the available knowledge and models for N fluxes and losses in oil palm plantations. One of the main results is a novel agri-environmental indicator, IN-Palm, operationally-oriented, sensitive to local practices and environmental conditions, as well as potentially useable as an emission model for holistic approaches such as life cycle assessment. The INDIGO® method and fuzzy decision tree modelling approach were shown to be very well adapted for building agri-environmental indicators in contexts of knowledge scarcity. This indicator can be a useful base for further research about using agrienvironmental indicators to reduce uncertainty in life cycle assessment, and for future adaptations for other tropical perennial crops.