CHRONOS, AURAMS et GEM-AQ sont trois modèles de simulation de la qualité de l'air à l'échelle régionale développés et utilisés par différentes institutions canadiennes. Ils reproduisent, avec différents degrés de complexité, les interactions physico-chimiques présentes dans l'atmosphère. Bien que CHRONOS et AURAMS aient déjà prouvé leurs capacités à reproduire des épisodes intenses de pollution, les évaluations réalisées ne permettent pas une comparaison directe de leurs performances respectives. GEM-AQ, quant à lui, est en phase d'évaluation par ses concepteurs. Les objectifs de ce projet consistaient à réaliser la première intercomparaison de ces trois modèles sur une période commune et sur un même domaine d'évaluation, puis de caractériser les écarts pour identifier leurs origines. À l'aide d'analyses appropriées, nous avons comparé les niveaux d'ozone simulés, du 6 juillet au 31 août 2004, par les modèles avec 607 sites de mesure des réseaux de surveillance de la qualité de l'air canadiens et américains. Les sites de mesure sélectionnés ont été répartis selon cinq secteurs qui couvrent la moitié est de l'Amérique du nord et qui caractéristisent des régimes météorologiques différents. Nous avons rencontré des difficultés avec GEM-AQ pour effectuer les simulations qui n'ont pas pu être résolues par manque de temps. Nous avons donc limité l'intercomparaison à deux modèles. Nous avons montré que CHRONOS et AURAMS reproduisaient la variation des niveaux horaires d'ozone observés, avec des coefficients de corrélation moyens respectifs de 0.71 et 0.66. Cependant, les deux modèles ont surestimé leurs amplitudes sur l'ensemble du domaine hormis sur la péninsule floridienne où celles-ci ont été similaires. Les surestimations sur les niveaux horaires ont été de 30 à 50% en moyenne pour CHRONOS alors que celles d'AURAMS ont rarement excédées 20%. Nous avons constaté que les écarts évoluaient selon un cycle nycthémère plus influencé par les données d'émissions, notamment celles qui décrivent les émissions biogéniques, que par les paramétrages qui décrivent les processus photochimiques. Par ailleurs, les différences entre les moyennes d'ozone observées et simulées ont également présenté une caractéristique spatiale; Les différences les plus importantes ont été retrouvées sur un secteur commun aux deux modèles. Celui-ci recouvre l'essentiel de la chaîne des Appalaches et son versant occidental. Cette particularité soulignerait l'influence de la définition géographique des émissions sur la simulation des niveaux d'ozone. Nous avons également observé que l'évolution de la couche de mélange simulée par le modèle météorologique GEM pourrait être à l'origine d'une surestimation notable des niveaux d'ozone en fin d'après-midi. Finalement, nous avons identifié les influences que peuvent avoir la couverture et la résolution d'une grille sur les niveaux d'ozone simulés. Ainsi, les moins bonnes performances d'AURAMS ont été retrouvées au voisinage de sa limite ouest et dans les régions où les effets locaux peuvent fortement influencer le comportement des polluants troposphériques. Dans ce contexte, nous avons montré la pertinence potentielle d'une évaluation de modèle qui reposerait sur la comparaison du niveau d'ozone simulé dans une cellule par rapport à la moyenne des niveaux observés par les stations présentes dans cette cellule. Pour caractériser l'influence des émissions sur la simulation des niveaux d'ozone, nous avons réalisé une étude de sensibilité d'AURAMS où nous avons successivement modifié les émissions biogéniques puis anthropiques. Cette étude nous a permis d'associer les émissions biogéniques à la surestimation des niveaux d'ozone simulés; Nous avons également observé que les derniers inventaires d'émission canadien et américain ont réajusté à la baisse les émissions d'oxydes d'azote associés au trafic matinal. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Évaluation de modèle, CHRONOS, AURAMS intercomparaison Ozone, Caractérisation des écarts.

L'objectif de la mise à l'échelle dynamique par les Modèles Régionaux du Climat (MRC) est de générer une variabilité spatio-temporelle de fine échelle à partir des champs à faible résolution. La plupart des MRC sont définis comme un problème de conditions aux frontières, où les Conditions aux Frontières Latérales (CFL) sont définies à partir des champs de pilotage à faible résolution. La variabilité interne des modèles régionaux met en question l'unicité de sa solution. Une petite différence, aux petites échelles des spectres des champs simulés, se propage vers les échelles plus grandes, et ajoute une composante aléatoire au signal forcé. Au même moment, l'advection de l'information prescrite par les conditions aux frontières latérales vers l'intérieur du domaine contraint la partie forcée de la solution du modèle. Par conséquent la variabilité spatio-temporelle générée par les MRC se compose d'une composante reproductible associée au forçage externe, i.e. le forçage exercé par l'extérieur sur l'atmosphère simulée, et d'une composante non-reproductible, associée à la variabilité interne. La présente étude examine comment un MRC partage sa variabilité spatio-temporelle entre les deux composantes. L'analyse est basée sur un ensemble de 20 simulations, effectuée par le Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) pour une saison d'été. Les simulations sont pilotées par les réanalyses NCEP. La composante reproductible est identifiée par la moyenne d'ensemble tandis que la composante non-reproductible est échantillonnée à partir des déviations des membres de l'ensemble par rapport à la moyenne d'ensemble. Quand les champs instantanés sont étudiés, les résultats montrent que la variabilité interne dépend fortement de l'échelle spatiale; les plus petites échelles sont les plus affectées. Aux grandes échelles de l'ordre de 1000km, la composante reproductible est beaucoup plus grande que la composante non-reproductible. Par contre, aux échelles de l'ordre de 100km, la composante non-reproductible n'est plus négligeable. Les profils verticaux de la reproductibilité indiquent que, dans l'ensemble étudié, le forçage par la surface ne contraint pas la circulation du modèle considérablement. La distribution géographique montre, pour les grandes échelles de toutes les variables, le même patron spatial de la reproductibilité: La reproductibilité est en général grande à proximité des frontières d'entrée et elle diminue en aval. La distribution spatiale de reproductibilité des petites échelles suit principalement celle des grandes échelles, mais les valeurs sont considérablement plus petites. De même, la variation temporelle de la reproductibilité des petites échelles est relativement bien synchronisée avec celle de la reproductibilité de grandes échelles. Cela implique que les reproductibilités des grandes et petites échelles sont liées. L'analyse des moyennes saisonnières montre que la composante reproductible domine le spectre entier. Cependant, aux échelles plus petites que 200km, la composante non-reproductible devient non négligeable. Additionnement, la variabilité spatiale du MRCC aux grandes échelles est en moyenne légèrement surestimée par rapport aux analyses objectives près de la surface. Par contre, elle est sous-estimée dans la troposphère supérieure. Ceci justifie le besoin d'appliquer le pilotage des grandes échelles à l'intérieur du domaine du MRCC. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèles Régionaux du Climat, Variabilité interne, « Dynamical downscaling ».

L'Arctique montre la plus grande vulnérabilité de toutes les régions de la Terre aux changements climatiques. Pour cette raison, il est très important de simuler avec précision les différents modes climatiques de cette région. Une expérience testant huit modèles différents montre de grandes différences entre des simulations effectuées par ces modèles au-dessus l'Arctique (Rinke et al. 2006). La sensibilité des résultats de modèles régionaux à la taille du domaine est un phénomène bien connu aussi (Leduc et Laprise, 2009): le domaine doit être suffisamment grand pour permettre le développement de fines échelles, mais suffisamment petit pour que les conditions aux frontières latérales (CFL) contrôlent l'intégration. Pour examiner la variabilité interne (VI) du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) et l'influence de la taille de domaine sur une simulation, nous avons choisi d'utiliser l'approche de l'expérience du Grand-Frère (EGF) (« Big-Brother Experiment », BBE; Denis et al. 2002). EGF permet ici de comparer les simulations effectuées sur les différentes tailles de domaine et d'étudier comment cela affecte les résultats. Aussi, pour un domaine donné, la VI peut être étudiée par l'introduction de petites différences dans les conditions initiales dans un ensemble des simulations. L'avantage qui provient de l'utilisation de EGF est la possibilité d'étudier le comportement de la petite échelle du climat, c'est-à-dire de la valeur ajoutée d'un MRC, qui est absente dans les CFL, et d'évaluer la nature et la magnitude de la VI pour le domaine d'étude. Les résultats de notre expérience sont en accord avec les conclusions des études précédentes: la VI est plus importante sur un domaine d'intégration plus grand. L'évolution temporelle de la VI pour deux tailles de domaine est bien différente et dépend fortement de la situation synoptique. La variance transitoire est fortement sous-estimée par la moyenne de l'ensemble au-dessus d'un domaine plus grand. Néanmoins, le modèle sous-estime la petite échelle pour le plus petit LB, surtout en altitude dans la région caractérisée par les vents plus forts, tandis que le plus grand domaine permet au modèle le développement d'une solution moins dépendante des conditions aux frontières latérales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle régional du climat, Expérience « Big-Brother », Sensibilité à la taille du domaine, Ensemble des simulations, Variabilité interne.

La sensibilité du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) à la taille du domaine et à la technique de pilotage spectral (SN) est étudiée. Nous savons déjà que le domaine d'intégration du MRCC doit être suffisamment grand pour permettre le développement complet des petites échelles. Si l'intégration est réalisée sur un très grand domaine, elle conduit à d'importantes déviations, à moins qu'un pilotage des grandes échelles soit appliqué. La technique du pilotage spectral consiste à forcer les grandes échelles pas seulement aux frontières latérales, mais aussi à l'intérieur du domaine d'intégration. L'influence des différentes tailles de domaines et l'intensité du pilotage de grande échelle est étudiée avec le cadre expérimental du « Grand-Frère ». Elle consiste premièrement à établir une simulation de référence, nommée « Grand-Frère », GF, sur un grand domaine en haute résolution (~45km). Cette simulation est ensuite filtrée en enlevant les petites échelles. Les données résultantes (grandes échelles : ~2160km) sont utilisées pour piloter le même modèle, intégré à la même haute résolution, mais sur un domaine plus petit issu que le domaine BB (appelé « Petit-Frère », PF). Nous avons effectué 5 simulations de PF avec 196x196, 160x160, 140x140, 120x120 et 100x100 points de grille. Les statistiques du climat entre les simulations de GF et celles de PF sont comparées sur un domaine commun de 86x86 points de grille. Trois expériences sont réalisées : deux avec différentes intensités de pilotage (0 à 5%; 5%) et une sans le pilotage spectral. Avec l'application du pilotage de grande échelle, on note l'augmentation de la corrélation spatiale entre les simulations de PF et leur référence avec l'augmentation de la taille du domaine. Pour chaque étude, les diagrammes de Taylor montrent l'augmentation de la corrélation temporelle des caractéristiques à petites échelles, de quelques dizaines de pourcentages pour les plus grands domaines, avec les valeurs les plus hautes du coefficient de pilotage. ______________________________________________________________________________

Perçus pendant longtemps comme faisant parti d'un secteur d'activité économique archaïque, les terminaux portuaires de conteneurs constituent un maillon important et méconnue de plusieurs chaînes de transport intermodal. La croissance rapide des volumes de conteneurs manutentionnés dans ces terminaux a pour conséquence d'entraîner une congestion de ceux-ci et, par le fait même, une perturbation des réseaux d'approvisionnements de plusieurs entreprises. En conséquence, l'objectif de ce mémoire peut être divisé en deux temps. Dans un premier temps, la première partie de ce mémoire vise à comprendre le fonctionnement et les problématiques liées à la gestion des terminaux portuaires de conteneurs. Pour ce faire, une revue de la littérature liée à la planification et la gestion des terminaux portuaires de conteneurs est effectuée, ainsi qu'une étude des processus de ces terminaux. Dans un second temps, ce mémoire vise à proposer des pistes de solutions afin de faciliter la transition des conteneurs dans ces terminaux. La principale piste de solution identifiée est l'application des systèmes de transport intelligents aux terminaux portuaires de conteneurs. Dans ce sens, une étude comparative de l'utilisation des systèmes de transport intelligents entre les ports de la côte est canadienne et les ports du reste du monde est présentée. Ensuite, une première version d’un simulateur des opérations d’un terminal portuaire de conteneurs est développée, afin d'être utilisée comme outil d'analyse pour mesurer l'impact d'une introduction plus importante des systèmes de transport intelligents dans les terminaux portuaires de conteneurs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Terminaux portuaires de conteneurs, systèmes de transport intelligents, simulation, transport intermodal, transport de marchandises.

Les enfants atteints de paralysie cérébrale présentent souvent des troubles de la locomotion. La chirurgie orthopédique vise à améliorer la marche de ces enfants. La perspective de ce travail est de simuler ces effets.Dans ce sens, un modèle anthropométrique 3D représentant un humain, avec des pieds articulés, est développé. La marche est simulée avec une technique d’optimisation LQP, sous contraintes. Les simulations sont réalisées dans le simulateur dynamique multi-corps XDE.Trois types de contact pied-sol sont implémentés. La marche humaine non pathologique est générée avec les déroulements de pieds standards. Des données issues de la capture du mouvement sont utilisées afin d’améliorer les allures de marche générées. Des vitesses de marche et des longueurs de pas supérieures à celles généralement obtenues avec des robots humanoïdes marchant avec des pieds plats sont atteintes. Ces valeurs, ainsi que la cinématique du plan sagittal, sont proches de celles rencontrées chez l’humain. Les deux autres contacts pied-sol développés concernent la marche sur la pointe des pieds et pieds plats avec déroulement du talon. Différentes longueurs de pas et vitesses de marche sont atteintes pour ces deux types de contact. L’effet virtuel de la modification des limites articulaires est testé sur les marches non pathologiques et sur la pointe des pieds. Le système de simulation développé permet de générer des allures de marche en tenant compte de ces modifications. Dans certains cas, les marches générées reproduisent certaines caractéristiques des marches des enfants atteints de paralysie cérébrale.Des limites et des perspectives de l’approche développé dans ce travail sont discutés. / Children with cerebral palsy generally develop gait impairments. Orthopaedic surgery aims to improve the gait and the function of those children by specific procedures. The perspective of this work is to simulate their effects. In order to do that, an anthropomorphic 3D human model with an articulated foot is developed. A task-oriented Linear Quadratic Programming is used to dynamically simulate walking through constrained optimization. The motion is simulated in the multibody dynamics XDE framework. Three different patterns of foot contacts with the ground are implemented. Asymptomatic human walking is first generated with all the normal foot rockers. Experimental data from motion capture systems is used to improve the generated gait patterns. Greater walking speeds and step lengths than usually obtained with flat feet humanoid robots are simulated. They are close to those of healthy human walking, as well as sagittal kinematics. Dynamical data stay within the magnitudes encountered in human walking. Toe walking and flat feet walking with heel off motion, currently observed in children with cerebral palsy, are the two other developed patterns. Different steps lengths and walking speeds are possible for these two types of motion. The virtual effect of modifying joint limits constraints is tested on different asymptomatic or toe walking simulations. The developed simulation system is able to deal with these changes and to produce walking motions. In some cases, the generated gait patterns reproduce features of cerebral palsy children's walking. Limits and perspectives of this dynamic simulation approach are extensively discussed.

Récemment de nouvelles méthodes de simulation numérique ont fait leur apparition. Ces méthodes basées sur un nuage de noeuds ne font pas intervenir de maillage comme pour la méthode des éléments finis. Malgré leur nombre, leur base théorique est semblable. De plus, de part leur caractère récent, leurs développements sont encore à ce jour qu 'aux prémices. Ce travail récapitule les grandes lignes des procédures indispensables pour une résolution à l'aide d'une méthode sans maillage appelée méthode HP-Clouds. Entre autre, les fondements mathématiques par la création de nouvelles fonctions de forme sans maillage, supportées par des boules, sont présentés dans un premier chapitre. Puis, une procédure de résolution des équations de Maxwell en électromagnétisme à l'aide de la méthode HP-Clouds est présentée en décrivant précisément la méthode de. Ritz-Galerkin dans un cas simple. Nous avons d'autre part mis l'accent sur la structure rie données basée sur les boules, supports des fonctions de forme, permettant, ainsi de faciliter l'insertion de la méthode HP-Clouds dans un logiciel de simulation numérique. Dans toutes ces étapes nous nous sommes astreint à ne pas utiliser de maillage même intermédiaire ou fictif. Enfin, nous avons validé nos résultats sur trois problèmes concrets qui laisse présager un avenir prometteur pour les méthodes sans maillage.

La perméabilité aux gaz et aux liquides des matériaux polymères est une propriété qui est mise à profit dans de nombreux domaines industriels. Cette thèse est effectuée dans l'optique de mieux appréhender la problématique de l'étanchéité des conduites flexibles par les polymères. Ainsi, les perméabilités de H2S, CO2 et CH4 dans le polyéthylène (PE) ont fait l'objet d'une étude effectuée dans le contexte de cette thèse. La perméabilité est une propriété qui résulte de la solubilisation des gaz dans le polymère puis de la diffusion de ces produits à travers la matière. La solubilité, qui caractérise l'aptitude d'un gaz à pouvoir s'absorber dans le polymère, est une propriété d'équilibre, qui pourra être étudiée par les techniques de Monte Carlo. La diffusion, qui caractérise l'aptitude d'un gaz à se mouvoir plus ou moins rapidement dans le réseau polymère, sera quant à elle, étudiée par dynamique moléculaire. Au dessous de la température de fusion, le polyéthylène est à l'état semi-cristallin. Cet état est composé de régions contenant des chaînes orientées aléatoirement (régions amorphes) et des régions contenant des chaînes orientées sur un réseau (régions cristallines). La morphologie complexe des polymères semi-cristallins présente des hétérogénéités de dimensions nanométriques, ce qui est difficilement accessible par la simulation moléculaire. A fin d'étudier la solubilité et la diffusion de gaz dans le polyéthylène semi-cristallin, nous modéliserons uniquement la phase amorphe au cours de ce travail. Par contre, l'effet des régions cristallines sur la phase amorphe sera pris en compte dans la simulation par une contrainte ad-hoc.

Cette thèse s'intéresse à l'analyse des variables d'opinion. Les opinions couvertes concernent spécifiquement des questions économiques comme le niveau de bien-être, la situation financière, le niveau minimum de revenu nécessaire pour vivre dignement, la préférence pour la redistribution. Le traitement de ces variables d'opinion et leur mise en relation avec les grandeurs économiques traditionnelles comme le niveau de revenu ou sa dynamique nécessitent des techniques micro-économétriques spécifiques. Dans cette thèse, les modèles dynamiques de panel sont utilisés pour étudier la mobilité des revenus et la mobilité des statuts d'emploi. Dans le dernier chapitre, nous discutons également le modèle Tobit dynamique et l'importance des conditions initiales. Dans les modèles de panel, se pose la question du choix entre effet fixe et effet aléatoire. Parce que les variables subjectives sont ordinales et discrètes, les effets fixes sont difficilement identifiables. L'identification des effets aléatoires est moins problématique, mais l'estimation devient pourtant difficile quand la dimension d'intégration augmente. Pour résoudre cela, je l'utilise intensivement les techniques de simulation, soit pour le modèle dynamique multinomial logit, soit pour le modèle dynamique Tobit. La technique de simulation est également appliqué au modèle trivarié probit pour mesurer les corrélations conditionnelles entre trois (ou même plus) variables ordinales. / This dissertation studies option variables. These opinions cover specially economic questions such as the level of wellbeing, financial situations, the minimum income question and the preference for redistribution. The treatment of these opinion variables and their relation to conventional economic questions such as income level or dynamics requires the use of special micro-econometric models. In this dissertation, the dynamics panel models are used to study the job status and income mobility. In the 6 chapter, we discuss the dynamic Tobit model with an emphasis on initial conditions. The choice between fixed or random effect is another question. Because subjective variables are ordinal and discrete, the identification of fixed effects is problematic. Random effects are better identified while the estimation difficulty increases with the integration dimension. To solve that, I use intensively simulation method in the study of dynamic multinomial logit model or dynamic tobit model. It is also been applied in the trivariate probit model to measure the conditional correlations among more than 2 ordinal variables.

Fondée sur deux analyses empiriques et sur un travail de modélisation théorique, cette thèse traite de la problématique du vieillissement de la population, en France, en termes de dépenses de biens et services de santé, et en termes de prise en charge des personnes âgées dépendantes. Dans un premier chapitre, une méthode de microsimulation dynamique est mise au point afin d'évaluer l'évolution des dépenses de médicaments remboursables (en médecine de ville) sous l'effet du vieillissement de la population et de l'évolution de l'état de santé chronique des personnes âgées. Un deuxième chapitre s'intéresse aux tenants d'une possible réforme de l'Allocation Personnalisée d'Autonomie (APA), qui viserait à récupérer sur la succession une partie des fonds versés aux personnes dépendantes. Nous développons un modèle théorique de transfert intergénérationnel en individualisant les décisions des deux membres d'une famille, un parent dépendant et un enfant aidant informel potentiel. Enfin, dans une dernière partie, nous évaluons empiriquement les facteurs modifiant la demande d'aide à domicile des bénéficiaires de l'APA, en nous concentrant, afin d'anticiper sur de possibles réformes de l'aide publique, sur l'évaluation des effets-prix dans la demande d'aide formelle. / This thesis addresses, using an elaborated theoretical model and two empirical applications, issues related to population ageing and health care expenditures as per the French context. In the first chapter, a method of dynamic microsimulation is developed to assess the evolution of outpatient reimbursable drugs expenditures as a result of the ageing population and the evolution of health status of chronically ill elderly people. The second chapter focuses on the ins and outs of a possible reform of the Personal Allowance for Autonomy (APA), which would seek to recover a portion of the funds paid to disabled elderly on the inheritance of their heirs. A theoretical model of intergenerational transfers is developed to study the individual decisions of a two-member family - a disabled parent and a child who can play the role of informal care giver. The final section presents an empirical evaluation of the factors affecting the demand of APA's recipients for home care. This work examines the price effects in the demand for formal care in order to anticipate possible reforms of public allowance.