Dans l'histoire des éruptions volcaniques, le Papandayan à l'Ouest de Java est considéré comme l'un des plus meurtriers après avoir causé la mort de 2957 personnes et des dégâts sérieux en 1772. L'éruption la plus récente de ce volcan a eu lieu en 2002 et était de type phréatique. Cette éruption a été précédée d'une augmentation soudaine de l'activité sismique moins de deux jours avant l'éruption. Aucune victime n'a été déplorée. La nature de cette éruption est indéfinie. Cette thèse regroupe plusieurs études utilisant différentes techniques en vue d'améliorer la prédictibilité des éruptions du volcan Papandayan, principalement via l'interprétation des signatures sismiques.<p>Le monitoring sismique passif a débuté en décembre 2009 par l'installation d'une station sismique permanente à large bande dans le cratère du Papandayan. L'année suivante, une station météorologique a été installée pour compléter les mesures. La troisième année, 8 stations sismiques temporaires ont été déployées autour du volcan en réponse à une augmentation de l'activité sismique en 2011.<p>Nous avons conduit différentes études; (1) Nous avons examiné l'évolution de l'activité volcanique par réalisation d'une revue complète de l'histoire éruptive du volcan, autant pour la période préhistorique qu'historique. (2) Nous avons réalisé une analyse temps-fréquence des événements sismiques, étudié leurs caractéristiques et proposé une nouvelle classification avec une description des processus physiques supposés les générer. (3) Nous avons étudié les signatures sismiques précurseur de l'éruption de 2002 et pendant la crise volcanique de 2011 en implémentant différentes méthodologies, dont: la détection automatique d'événements sismiques à l'aide de filtres récursifs STA/LTA, l'analyse spectrale des formes d'onde, la mesure continue de l'amplitude spectrale du signal (SSAM), la polarisation des ondes et l'analyse de la distribution fréquence/magnitude (b-value). Nous avons alors réalisé un modèle chronologique des séquences sismiques du Papandayan. (4) Pour améliorer la compréhension de la dynamique des fluides sous le volcan Papandayan, nous avons réalisé une analyse des fréquences complexes des événements longue période (LP) et leurs variations temporelles peuvent être utilisées pour estimer (a) la composition des fluides présents dans les fractures sous le volcan et/ou (b) l'évolution des dimensions de ces fractures. Ces variations des fréquences complexes des événements LP peuvent être interprétées comme les réponses dynamiques du système hydrothermal à des changements d'impulsions de chaleur transférées par les flux de gaz volcaniques du magma sous le volcan. (5) nous avons calculé l'évolution temporelle du rapport spectral horizontal-sur-vertical (HVSR) en utilisant le bruit sismique ambiant enregistré par une station unique pour estimer les variations de vitesse de propagation des ondes de cisaillement en lien avec l'activité dynamique du volcan. Nous avons trouvé une corrélation claire entre les variations de fréquence de résonnance HVSR et l'augmentation de la sismicité.<p>Enfin, nous proposons des hypothèses sur les processus physiques qui se produisent sous le Papandayan. Cette étude est une première tentative d'utilisation de cette méthode pour surveiller l'activité volcanique en continu.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ces travaux visent à inscrire le monitoring des plages récifales de l'île de La Réunion dans la « Stratégie Nationale de Gestion Intégrée des Zones Côtières » (2012). Elle oriente les recherches vers une démarche labellisée sur le long terme qui se concrétise par la mise en place de protocoles de mesures normalisés déployés sur des sites ateliers. Le site de l'Ermitage devient, en 2012, le premier site atelier en zone tropicale et de type bioclastique labellisé à l'échelle nationale (AllENVI, puis INSU en 2014). La dynamique des plages d'arrière-récif demeure à ce jour peu étudiée à travers le monde. Les plages bioclastiques de La Réunion sont le produit de récifs coralliens décrits comme dégradés par les biologistes depuis les années 80. Elles sont confrontées à une très forte anthropisation. Des formes marquées d'érosion se lisent dans ces paysages littoraux. La révision des protocoles de suivi de la topographie des plages tout en exploitant les suivis historiques, vise à illustrer la pluralité des dynamiques en contexte d'arrière-récif. La diversité des processus et des échelles spatio-temporelles impliqués dans le fonctionnement hydro-sédimentaire des plages récifales nécessite la mise en œuvre de méthodes d'observation in situ adaptées, comparables et reproductibles. Dans cette étude nous exploitons surtout les suivis topographiques des plages à l'échelle évènementielle, saisonnière et pluriannuelle. Par l'analyse morphologique et volumétrique des séries de profils topographiques, la variabilité morphosédimentaire en zone intertidale et supratidale est décrite. La significativité de la mesure de la mobilité du trait de côte est également questionnée. / Long-term assessment of beach morphodynamic is a great challenge to understand future trajectories of these landforms. In France, in 2012, a national strategy for an integrated management of shoreline has been adopted. This one lead to creation of research labels (SOERE and SNO) which aim to sustain scientific researches dedicated to sandy beach morphodynamic in response to various hydrodynamics forcing. Shoreline monitoring on selected pilot sites is conducted within network where normalized protocols and high quality data are guaranteed at long-term scale. The French coastline also extend in tropical zone through its ultramarine territories. Tropical shoreline are among the most sensitive environment however they remain poorly studied. Since, 2012, Reunion island, a French department in Indian Ocean, integrated the SOERE network. Coral reef and coral beaches which preferentially developed on the western coast are frequently threatened by major swell event associated with tropical cyclones or long period swell. Since now, the beach trend evolution and morphogenic processes have not been quantified. However past monitoring exists which has consisted in topographic measurement along beach profile based on empirical protocols which produced biaised data. Since its integration within SOERE network, DGPS survey are now conducted along the different coral beach compartments of Reunion Island at seasonal and post-storm scale. This study aims to capitalize historical and DGPS beach topographic data in order to quantify long term and post-storm beach response and recovery from Cap Champagne to Trou d'Eau.

In der medizinischen Diagnostik, Bioverfahrenstechnik und Umwelttechnik besteht ein steigender Bedarf an kompakten Analysegeräten für die schnelle Vor-Ort-Detektion spezifischer biochemischer Substanzen. Im Rahmen der Arbeit wurde daher ein neuartiger faseroptischer Sensor entwickelt, der in der Lage ist kleinste Brechzahländerungen, z.B. durch molekulare Bindungsprozesse, zu detektieren. Die hohe Empfindlichkeit an der vergoldeten Spitze der Sensorfaser beruht auf der Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) einer einzelnen Mantelmode, die durch ein langperiodisches Fasergitter (LPG) ermöglicht wird. Die Übertragungsfunktion des Sensors wurde unter Verwendung eines Schichtwellenleitermodells schnell und präzise modelliert. Es konnte gezeigt werden, dass in einem wässrigen Umgebungsmedium die höchste Empfindlichkeit im Spektralbereich um 660 nm unter Annahme einer rund 35~nm dicken und 2~mm langen Goldbeschichtung erreicht wird. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass mit einer intermediale Schicht aus Cadmiumsulfid die SPR der Mantelmode in einen höheren Spektralbereich verschoben und damit die Empfindlichkeit deutlich verbessert werden kann. Um eine geringe Polarisationsabhängigkeit des Sensors sicherzustellen, wurde ein nasschemisches Abscheidungsverfahren für die allseitige Goldbeschichtung der Sensorfaser entwickelt. Die spezifischen optischen Eigenschaften dieser Abscheidungen wurden mit Hilfe von LPGs untersucht, die durch eine spezielle UV-Belichtung hergestellt wurden. Die Experimente ergaben, dass die komplexe Permittivität nasschemischer Abscheidungen mit Schichtdicken oberhalb von 50~nm mit aufgedampften Goldschichten vergleichbar ist. Die Verluste der adressierten Mantelmoden wurden mit einer äquivalenten Sensoranordnung aus zwei identischen LPG untersucht. Dabei konnte ein Skalierfaktor abgeleitet werden, der die effiziente Berechnung der Mantelmodendämpfung erlaubt. Es wurde nachgewiesen, dass die Brechzahlauflösung etablierter volumenoptischer SPR-Sensoren mit einer einfachen Transmissionsmessung an einer geeigneten Wellenlänge erreicht werden kann. Die äußerst kompakte Sensorfläche des faseroptischen Sensors ermöglicht darüber hinaus die Untersuchung deutlich kleinerer Probenvolumina ohne ein zusätzliches mikrofluidisches System zu benötigen. Es wurde gezeigt, dass sekundäre Brechzahländerungen aufgrund von Temperaturschwankungen oder unspezifische Ablagerungen durch eine differentielle Auswertung zweier identischer Sensoren kompensiert werden können. Die verbleibende Querempfindlichkeit wird durch die Polarisationsabhängigkeit der Sensoren bestimmt. Die geringste Querempfindlichkeit konnte daher mit einer homogenen nasschemischen abgeschiedenen Sensorfläche nachgewiesen werden. / Compact analysis devices which facilitate the rapid detection of specific biochemical substances are in increasing demand in the fields of point-of-care medical diagnostics, bioprocess engineering and environmental engineering. The aim of this work was therefore to design a novel fiber-optic sensor able to detect small refractive index changes such as those caused by molecular binding processes. The high level of sensitivity at the gold-plated tip of the sensor fiber stems from the surface plasmon resonance (SPR) of a single cladding mode, which is the result of a long-period fiber grating (LPG). The transfer function of the sensor was calculated quickly and accurately using a slab waveguide model. It was observed that the highest level of sensitivity in an aqueous ambient medium is achieved at a wavelength of 660 nm assuming a gold coating of 35 nm in thickness and 2 mm in length. Furthermore, it was demonstrated that an intermedial cadmium sulfide layer shifts the SPR of the cladding mode towards higher wavelengths, thus leading to significantly enhanced sensitivity. An electroless plating process for the omnidirectional deposition of gold on the sensor fiber was developed in order to minimize the sensor\'s dependency on polarization. The specific optical properties of the gold layer deposited were investigated with the aid of LPGs fabricated using a special UV exposure method. The experiments showed the complex permittivity of electroless platings with a thickness of over 50 nm to be comparable with that of evaporated gold layers. The losses of the addressed cladding modes were investigated using an equivalent sensor setup consisting of two identical LPGs. This facilitated the determination of a scaling factor enabling the effcient calculation of cladding mode attenuation. It was demonstrated that it is possible to obtain the refractive index resolution of established volume optical SPR sensors with the aid of simple transmission measurements at a specific wavelength. Moreover, the extremely compact sensing area of the fiber-optic sensor enables the investigation of smaller sample volumes without the need for an additional microfluidic system. Secondary refractive index changes caused by temperature fluctuations or unspecific binding events can be compensated for by means of the differential interrogation of two identical fiber-optic sensors. The residual cross sensitivity is determined by the polarisation dependency of the sensor. The lowest cross sensitivity was therefore demonstrated in combination with a homogeneous electroless plated sensor surface.

In der medizinischen Diagnostik, Bioverfahrenstechnik und Umwelttechnik besteht ein steigender Bedarf an kompakten Analysegeräten für die schnelle Vor-Ort-Detektion spezifischer biochemischer Substanzen. Im Rahmen der Arbeit wurde daher ein neuartiger faseroptischer Sensor entwickelt, der in der Lage ist kleinste Brechzahländerungen, z.B. durch molekulare Bindungsprozesse, zu detektieren. Die hohe Empfindlichkeit an der vergoldeten Spitze der Sensorfaser beruht auf der Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) einer einzelnen Mantelmode, die durch ein langperiodisches Fasergitter (LPG) ermöglicht wird. Die Übertragungsfunktion des Sensors wurde unter Verwendung eines Schichtwellenleitermodells schnell und präzise modelliert. Es konnte gezeigt werden, dass in einem wässrigen Umgebungsmedium die höchste Empfindlichkeit im Spektralbereich um 660 nm unter Annahme einer rund 35~nm dicken und 2~mm langen Goldbeschichtung erreicht wird. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass mit einer intermediale Schicht aus Cadmiumsulfid die SPR der Mantelmode in einen höheren Spektralbereich verschoben und damit die Empfindlichkeit deutlich verbessert werden kann. Um eine geringe Polarisationsabhängigkeit des Sensors sicherzustellen, wurde ein nasschemisches Abscheidungsverfahren für die allseitige Goldbeschichtung der Sensorfaser entwickelt. Die spezifischen optischen Eigenschaften dieser Abscheidungen wurden mit Hilfe von LPGs untersucht, die durch eine spezielle UV-Belichtung hergestellt wurden. Die Experimente ergaben, dass die komplexe Permittivität nasschemischer Abscheidungen mit Schichtdicken oberhalb von 50~nm mit aufgedampften Goldschichten vergleichbar ist. Die Verluste der adressierten Mantelmoden wurden mit einer äquivalenten Sensoranordnung aus zwei identischen LPG untersucht. Dabei konnte ein Skalierfaktor abgeleitet werden, der die effiziente Berechnung der Mantelmodendämpfung erlaubt. Es wurde nachgewiesen, dass die Brechzahlauflösung etablierter volumenoptischer SPR-Sensoren mit einer einfachen Transmissionsmessung an einer geeigneten Wellenlänge erreicht werden kann. Die äußerst kompakte Sensorfläche des faseroptischen Sensors ermöglicht darüber hinaus die Untersuchung deutlich kleinerer Probenvolumina ohne ein zusätzliches mikrofluidisches System zu benötigen. Es wurde gezeigt, dass sekundäre Brechzahländerungen aufgrund von Temperaturschwankungen oder unspezifische Ablagerungen durch eine differentielle Auswertung zweier identischer Sensoren kompensiert werden können. Die verbleibende Querempfindlichkeit wird durch die Polarisationsabhängigkeit der Sensoren bestimmt. Die geringste Querempfindlichkeit konnte daher mit einer homogenen nasschemischen abgeschiedenen Sensorfläche nachgewiesen werden. / Compact analysis devices which facilitate the rapid detection of specific biochemical substances are in increasing demand in the fields of point-of-care medical diagnostics, bioprocess engineering and environmental engineering. The aim of this work was therefore to design a novel fiber-optic sensor able to detect small refractive index changes such as those caused by molecular binding processes. The high level of sensitivity at the gold-plated tip of the sensor fiber stems from the surface plasmon resonance (SPR) of a single cladding mode, which is the result of a long-period fiber grating (LPG). The transfer function of the sensor was calculated quickly and accurately using a slab waveguide model. It was observed that the highest level of sensitivity in an aqueous ambient medium is achieved at a wavelength of 660 nm assuming a gold coating of 35 nm in thickness and 2 mm in length. Furthermore, it was demonstrated that an intermedial cadmium sulfide layer shifts the SPR of the cladding mode towards higher wavelengths, thus leading to significantly enhanced sensitivity. An electroless plating process for the omnidirectional deposition of gold on the sensor fiber was developed in order to minimize the sensor\'s dependency on polarization. The specific optical properties of the gold layer deposited were investigated with the aid of LPGs fabricated using a special UV exposure method. The experiments showed the complex permittivity of electroless platings with a thickness of over 50 nm to be comparable with that of evaporated gold layers. The losses of the addressed cladding modes were investigated using an equivalent sensor setup consisting of two identical LPGs. This facilitated the determination of a scaling factor enabling the effcient calculation of cladding mode attenuation. It was demonstrated that it is possible to obtain the refractive index resolution of established volume optical SPR sensors with the aid of simple transmission measurements at a specific wavelength. Moreover, the extremely compact sensing area of the fiber-optic sensor enables the investigation of smaller sample volumes without the need for an additional microfluidic system. Secondary refractive index changes caused by temperature fluctuations or unspecific binding events can be compensated for by means of the differential interrogation of two identical fiber-optic sensors. The residual cross sensitivity is determined by the polarisation dependency of the sensor. The lowest cross sensitivity was therefore demonstrated in combination with a homogeneous electroless plated sensor surface.

<div>Observations from experiments and post-earthquake surveys have shown that drift is the key parameter for identifying potential damage of a structure during ground motions (Sozen, 1981). These observations suggest that drift should govern seismic design and evaluation of structures.</div><div><br></div><div>In this study, three methods for estimating drift demands were considered: 1) the method proposed by Sozen (2003) referred to in this study as Velocity of Displacement (VOD), 2) the Coefficient Method and 3) Nonlinear Dynamic Analysis (NDA). The reliability of each method was evaluated by comparing estimates of roof and maximum story drift ratios with measurements from 46 reinforced concrete structures with initial periods shorter than 3 seconds.</div><div><br></div><div>Measurements from long-period structures (with periods longer than 3 seconds) were not available. To produce data to evaluate the reliability of the three mentioned methods for</div><div>long-period structures as well as understand the displacement and base-shear response of such structures, seven scaled Multi-Degree-of-Freedom (MDOF) specimens with an initial period of approximately 1.2 seconds were tested with five scaled base motions of varying intensities. Each motion was scaled in time such that its scaled spectral shape near the initial period of the specimen was similar to the spectral shape of the unscaled motions for periods ranging from approximately 1 to 10 seconds. A total of 118 tests were conducted.</div><div><br></div><div>The effect of loading history on drift demands and drift estimates was also evaluated by quantifying changes in drift demands of structures subjected to repeats of the same ground motion. Data from 1) experimental tests of structures subjected to repeated ground motions, and 2) numerical analyses of Single-Degree-of-Freedom (SDOF) oscillators subjected to multiple sequences of ground motions of varying intensities were used.</div><div><br></div><div><div>Based on comparisons of measured and calculated drifts as well as data from the experimental program, the following observations were made:</div></div><div><br></div><div>1) For structures with periods shorter than 3 seconds, all three methods for estimating drift demands produced estimates of both roof and maximum story drifts of similar</div><div>quality despite large differences in the effort required to use each method.</div><div><br></div><div>2) For structures with periods longer than 3 seconds, NDA produced drift estimates close to the mean of measured values while VOD overestimated measured values, on average, by approximately 30%. The Coefficient Method produced estimates that were, on average, smaller than measurements by approximately 40%.</div><div><br></div><div>3) For structures (not susceptible to decay in lateral strength) subjected to sequences of ground motions of similar intensities, the relative increase in drift demands was,</div><div>on average, no more than 20%. Larger increases in drift demands were observed for structures where the first motion (in a pair of repeated motions) was mild enough</div><div>not to cause cracking and/or yielding, and the second motion was preceded by larger intensity motions that did cause cracking and/or yielding.</div><div><br></div><div>4) For test structures with periods longer than 3 seconds, drifts in the nonlinear range of response were generally smaller than linear estimates, and maximum base-shear</div><div>demands were as much as three times those calculated assuming a linear lateral load distribution.</div>

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