Avec la pression croissante sur les ressources en eau accentuée par la menace des changementsglobaux, l'agriculture irriguée, surtout dans les régions semi-arides, se trouve confrontée à denouvelles exigences. Une gestion optimale des ressources en eau est indispensable dans les périmètresirrigués afin d'éviter à la fois l'irrigation excessive et le stress hydrique dommageable aux cultures.Dans ce contexte, proposer un outil simple, parcimonieux et robuste, facile à mettre en placepermettant de suivre le besoin réel en eau des cultures, à différentes échelles spatio-temporelles,permettrait d’apporter un indicateur tangible quant à l’efficience de l’irrigation dans les périmètresirrigués. Ce travail de thèse a pour objectif d’évaluer et d’adapter plusieurs outils de suivi del’évapotranspiration des cultures irriguées de l’échelle parcellaire à l’échelle régionale par l’utilisationde la télédétection multi-capteurs et multi-résolution. Notre zone d’étude est le bassin versant duTensift au Maroc, objet d’étude du LMI TREMA (Jarlan et al., 2015) et support de l’observatoireTensift. Nous avons identifié 3 outils : un modèle de bilan d’énergie de surface (TSEB ; Norman et al.,1995) piloté par une observation de température radiométrique qui renseigne indirectement sur l’étathydrique de surface ; l’approche à coefficient cultural double de la FAO-56 (Allen et al., 1998) quiprédit l’état hydrique de surface par la résolution d’un bilan hydrique mais nécessite en contre-partiede connaître précisément les apports d’eau, grandeur très incertaine sur les périmètres irrigués àl’échelle parcellaire ; la modélisation globale qui, par opposition aux deux autres, est une approcheautonome ne nécessitant aucun forçage externe. Dans un premier temps, la confrontation dessimulations du modèle TSEB à un ensemble de mesures expérimentales recueillies à l’échelleparcellaire durant 2 saisons agricoles ainsi qu’à l’approche FAO-56 préalablement calibrée sur lesprincipales cultures de notre région d’étude sur la base de travaux antérieurs a permis de montrer que :- le modèle TSEB est très robuste et offre des performances acceptables pour la prédiction del’évapotranspiration (RMSE < 1mm/jour sur 4 sites lors de deux saisons agricoles) ; - les bonnescapacités de cet outil pour la détection de stress hydrique ; - une bonne aptitude également àpartitionner l’évapotranspiration entre évaporation du sol et transpiration de la plante. Dans un 2èmetemps, nous avons évalué les capacités prédictives d’un modèle global que nous avons développé surla base d’une série temporelle d’évapotranspiration observée sur le terrain. La modélisation globale estbasée sur la théorie des systèmes dynamique non-linéaire. Si elle ne possède pas les capacitésexplicatives des modèles mécanistes évoqués ci-dessus, peut être une bonne alternative pour laprévision de l’évapotranspiration. L’analyse de l’horizon de prévisibilité du modèle global que nousavons obtenu montre un intérêt limité pour les agriculteurs ou les gestionnaires puisque cet horizonn’excède pas 3h. Néanmoins, cette approche, très originale dans ce contexte, reste particulièrementséduisante et ouvre plusieurs perspectives. Enfin, nous avons développé un prototype « tout satellite »,basé sur le modèle TSEB et qui utilise uniquement les produits gratuits MODIS et les ré-analysesERA-Interim, pour le suivi spatialisée et à long terme de la consommation en eau des cultures dans lebassin versant du Tensift. Après une évaluation des forçages ERA-Interim, nous avons évalué laperformance du prototype par (1) confrontation des prédictions des composantes du bilan d’énergieaux données expérimentales de l’observation Tensift et (2) confrontation de la consommationmensuelle prédite au niveau des principaux périmètres irrigués de la région aux apports d’eaumensuels fournis par l’office régional qui gère ces périmètres... / With the increasing pressure on water resources accentuated by the climate change threat, irrigated agriculture, especially in semi-arid zone, faced more challenges. Optimal management of water resources is essential in irrigated areas in order to avoid both excessive irrigation and water stress that is harmful to the growth of crops. In this context, proposing a simple, parsimonious and robust, easyto- use tool for monitoring the crop water requirement at different spatial and temporal scales would provide a tangible indicator of irrigation efficiency over irrigated perimeters. This thesis aims to evaluate and adapt several tools for monitoring the evapotranspiration of irrigated crops from the plot scale to the regional scale through the use of multi-sensor and multi-resolution remote sensing observations. Our study area is the Tensift watershed in Morocco, studied by LMI TREMA (Jarlan et al., 2015) and supported by the Tensift observatory. We identified 3 tools: a surface energy balance model (TSEB; Norman et al., 1995) driven by a radiometric temperature observation that provides indirect information on surface water status; the FAO-56 dual crop coefficient approach predicts the hydric status by computing the water balance but requires the know precisely the water input, very difficult to obtain on the plot scale of irrigated perimeters ; global modeling which, as opposed to the first two, is an autonomous approach requiring no external forcing. Firstly, the comparison of the TSEB model simulations with a set of experimental measurements collected on a plot scale during 2 consecutive agricultural seasons and with the results of the calibrated FAO-56 dual crop coefficient approach has shown that : - the TSEB model is very robust and offers acceptable performance for the prediction of evapotranspiration (RMSE <1mm / day during the two agricultural seasons); - a good capabilities of TSEB model for detection water stress; - a good ability also to partition the evapotranspiration between evaporation of the soil and transpiration of the plant. In the second step, we evaluated the predictive capacities of a global model that we developed on the basis of a time series of evapotranspiration observed in the field. Global modeling is based on the theory of the nonlinear dynamic systems theory. If it does not have the explanatory capabilities of the mechanistic models mentioned above, it may be a good alternative for predicting evapotranspiration. The analysis of the horizon of predictability of the global model that we obtained shows a limited interest for the farmers or the managers since this horizon does not exceed 3h. Nevertheless, this approach, very original in this context, remains particularly attractive and opens perspectives. Finally, we have developed a prototype, based on the TSEB model and using only MODIS free products and ERAInterim reanalyses, for monitoring evapotranspiration at Tensift watershed scale and over long periods. After an evaluation of the ERA-Interim products, we evaluated the prototype performance by (1) comparing the predictions of the energy balance components to the experimental data from Tensift observatory and (2) comparing the predicted monthly consumption at the main irrigated perimeters of the region with monthly water supplies provided by the regional office which manages these perimeters. Thus, there is a strong overestimation (almost a factor of 2) of the water consumed compared to the inflow of water, which could be related to the high number of boreholes in the region. This work and the tools developed opens perspectives for piloting and managing agricultural water in semi-arid regions.

L'évapotranspiration (ET) et ses deux composantes, l'évaporation du sol et la transpiration des plantes, jouent un rôle crucial dans le cycle hydrologique, en particulier dans les régions semi-arides. Le suivi de l'évaporation du sol à des échelles multiples est particulièrement intéressant pour une multitude d'applications agronomiques, hydrologiques, météorologiques et climatiques, pour lesquelles la télédétection a un grand potentiel via deux observables clés liées à l'évaporation: la température de surface (Land Surface Temperature - LST) et l'humidité du sol en surface (Soil Moisture - SM). Cette thèse avait pour but d'améliorer la représentation spatio-temporelle de l'évaporation du sol, par une modélisation multi-échelle capable d'utiliser la synergie des données de télédétection disponibles. Une nouvelle méthodologie a été développée afin d'estimer l'efficacité évaporative du sol ou SEE (Soil Evaporative Efficiency, définie comme le rapport entre l'évaporation du sol réelle et celle potentielle), avec une résolution comprise entre 100 m et 40 km. Elle combine l'humidité du sol dérivée à 40 km de résolution des données micro-ondes, la température de surface, le couvert végétal et l'albédo de surface issues des capteurs optiques avec une résolution spatiale variant de 100 m and 1 km, et des données météorologiques. Cette approche a été testée sur des zones irriguées semi-arides au Maroc, au Mexique et en Espagne. Dans une première étape, un modèle du bilan d'énergie du sol (EBsoil) a été proposé pour estimer les limites humide/sèche d'un modèle de l'ET basé sur la LST. Les sorties du modèle EBsoil ont été validées avec des mesures in situ de la température du sol réalisées au Maroc. Les estimations de l'ET obtenues soit uniquement à partir des données de télédétection, soit en utilisant EBsoil, ont ensuite été comparées avec une ET de référence sur le site mexicain pour des résolutions de 100 m et 1 km. Les résultats ont montré que l'intégration de EBsoil améliore les estimations de l'ET à la résolution de 1 km. L'étape suivante s'est concentrée sur la dynamique temporelle de la SEE, en utilisant la technique de la modélisation globale. Cette approche a été utilisée jusqu'à présent pour un petit nombre de contextes environnementaux, avec encore moins de modèles obtenus qui sont en mesure de reproduire la dynamique d'origine. Pour la première fois, un modèle chaotique de dimension quatre a été obtenu pour le cycle journalier de la SEE, capable de reproduire la dynamique de la variable avec une bonne approximation dans l'espace des phases. Dans une dernière étape, les deux approches de télédétection utilisées pour calculer la SEE - en fonction de la LST ou de la SM - ont été combinées dans un algorithme de désagrégation (DISPATCH) des données SM SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity). EBsoil a été intégré dans DISPATCH et un nouvel algorithme a été développé: DISPATCH-E. Une évaluation indirecte de l'approche de modélisation de la SEE a été implémentée sur le site espagnol en comparant la SM DISPATCH-E aux mesures in situ. L'intégration de EBsoil améliore significativement la SM désagrégée à 1 km de résolution. De plus, elle fournit des points de référence pour l'étalonnage des modèles multi-résolution de la SEE, ainsi qu'une évaluation indépendante de l'incertitude des données de télédétection. / Evapotranspiration (ET) and its two main components, soil evaporation and plant transpiration, play a crucial role in the hydrological cycle, especially over semi-arid regions. Monitoring soil evaporation at multiple scales is especially relevant to a multitude of agronomic, hydrologic, meteorological and climatic applications, where remote sensing-based approaches have great potential via two evaporation-related observable variables: the land surface temperature (LST) and the surface soil moisture (SM). The aim of this PhD was to try and improve the spatio-temporal representation of soil evaporation by developing a multi-scale modeling approach that makes use of the synergy between readily available remote sensing data. A new methodology was developed to estimate the soil evaporative efficiency or SEE (ratio of actual to potential soil evaporation) at 100 m to 40 km resolution by combining 40 km resolution microwave-derived SM, 100 m to 1 km resolution thermal-derived LST, 100 m to 1 km resolution reflectance-derived vegetation cover/surface albedo and available meteorological data. The approach was tested over three different semi-arid irrigated areas in Morocco, Mexico and Spain. In a first step, a soil energy balance model (EBsoil) was proposed to improve the determination of the dry/wet boundaries of a LST-based ET model. EBsoil outputs were validated against in situ measurements of dry/wet soil temperatures over the Moroccan site. ET estimates were subsequently derived either from remote sensing data solely or by using EBsoil and intercompared at 100 m and 1 km resolutions with a reference ET over the Mexican site. Results showed that integrating EBsoil improves ET estimates at a medium (1 km) resolution. The next step consisted in looking into the temporal dynamics of SEE, using the global modeling technique, approach used for a very small number of environmental contexts, with even fewer models obtained that are able to reproduce the original dynamics. For the first time ever, a four dimensional chaotic model was obtained for the daily cycle of SEE, able to reproduce the dynamics of the variable with a good approximation in the phase domain. In a final step, the two remote sensing approaches used in deriving SEE - as a function of LST or SM - were combined within a disaggregation algorithm (DISPATCH) of SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) SM data. EBsoil was integrated in DISPATCH and a new algorithm was developed: DISPATCH-E. An indirect validation of the SEE modeling approach was performed by assessing DISPATCH-E's results in terms of 1 km resolution SM estimates over the Spanish site. Implementing EBsoil significantly improves the downscaled SM. Furthermore it provides reference points for calibrating multi-resolution SEE models, as well as being an independent way of assessing uncertainty in remotely sensed data.

Les bâtiments existants reposent sur un équilibre stable qui assure leur durabilité. Toute exécution de travaux de réhabilitation qui déplace cet équilibre peut être à l'origine de désordres. En ce sens, les travaux peuvent être qualifiés de pathogènes. Dans le cadre de rénovations énergétiques, la problématique de l'humidité dans les bâtiments existants nécessite donc une attention particulière. Il convient donc de fournir aux acteurs de la construction des modèles de simulation du comportement hygrothemique global des bâtiments et d'évaluer les risques de pathologies liées à l'humidité. L'élaboration de ces modèles passent par la résolution de problèmes non-linéaires, de grande échelles spatiales et temporelles, et parfois paramétrique. Ils sont donc complexes à résoudre et les méthodes de réduction de modèle permettent de répondre à cette problématique. Deux techniques de réduction de modèles ont été explorées: la Décomposition Orthogonale Propre (POD) et la Décomposition Générale Propre (PGD). Elles ont été appliquées sur des problèmes de diffusion non-linéaire, couplée chaleur et humidité, dans les matériaux poreux. Ces deux méthodes ont été évaluées et comparées sur les critères de réduction du coût numérique de résolution du problème et sur la précision de calcul de la solution. Sur la base de ces analyses, la PGD a été retenue pour la suite des travaux. Grâce à ses caractéristiques, la méthode PGD présente plusieurs avantages d'ordre structurel, recensés dans la littérature. Au chapitre 3, nous avons utilisé ces prérogatives pour répondre aux problématiques de complexité des modèles de simulation des bâtiments. Notre intérêt s'est concentré sur la réduction de la complexité numérique de problèmes multi-dimensionnels, sur la globalisation de problèmes locaux et sur la création de méta-modèle ou solution PGD paramétrique. Plusieurs cas académiques ont été considérés pour illustrer ces propos. Nous avons traité des problèmes de transferts non-linéaires dans les matériaux poreux et des problèmes de transferts multizone dans un bâtiment. Enfin, la dernière partie des travaux est axée sur la construction d'un modèle global articulant des modèles réduits PGD. Deux modèles sont construits. Le premier couple un modèle réduit enveloppe PGD avec un modèle complet multizone. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire LST de l'université PUCPR de Curitiba, Brésil. Ce partenariat a permis de bénéficier du modèle reconnu et validé Domus pour la simulation des transferts multizones. Les nombreuses possibilités du logiciel ont pu être exploitées. Deux cas d'études sont abordés. Le premier concerne la résolution d'un problème paramétrique pour l'étude de scénarios de réhabilitation en fonction de la perméabilité à la vapeur de l'isolant. Le second porte sur la modélisation globale d'un bâtiment bi-zone intégrant une simulation bi-dimensionnelle d'un pont thermique. Il est possible d'élaborer un modèle global présentant une plus grande réduction de la complexité du problème que celui réalisé avec Domus. Le deuxième modèle couple donc un modèle réduit PGD pour le problème enveloppe et une solution PGD paramétrique pour le problème multizone. Les performances de ce modèle ont été discutées en terme de précision de calcul de la solution et d'économie numérique de résolution du problème. La pertinence des méthodes de réduction de modèle pour la simulation du comportement des bâtiments a été montrée. En particulier, la méthode PGD permet d'apporter une nouvelle approche de résolution ces problèmes. / Excessive levels of moisture in buildings may damage the construction quality. Moisture also has an effect on indoor air quality and thermal comfort of the occupants. Thus moisture is a possible source of disorders in buildings. It is therefore important to continue developing numerical models to simulate the global hygrothermal behaviour of buildings. To achieve this aim, it is necessary to solve non-linear problems, with high space and time scales, with fine discretisation and sometimes parametric. This mathematical problems are complex to solve. Thus model reduction techniques and efficient ways of numerical simulation are worth investigations. Two techniques were assessed : the Proper Orthogonal Decomposition (POD) and the Proper Generalised Decomposition (PGD). They were first applied on non-liner coupled heat and mass transfers in porous materials. Both were compared and evaluated carrying about the reduction of the cost of resolution and the precision of the solution computed. Following this analysis, the PGD was selected for our next investigations. Due to it representation, the PGD method has several interesting features, already reviewed in literature.Thus, chapter 3 proposed to illustrate this advantages on different issues of modelling buildings hygrothermal behaviours. We focused on the reduction of the complexity of multi-dimensional problems, on the globalisation of local problems and on building PGD parametric solution or meta-model. Several academic case study were considered to illustrate these points. We analysed non-linear heat and mass transfers in porous materials and multizone air building transfers. In last part, we elaborated a PGD reduced order model to perform whole building energy simulation. Two different models were built. The first one associates a PGD model for envelope problem and a large original model for multizone problem. This work was done during a collaboration with the LST laboratory, at PUCPR University, Curitiba, Brazil. The main interest was the benefits of using their validated and admitted model Domus for solving multizone problem. Two case study were analysed. The first one analyse a parametric problem for the study of the retrofitting a building in function of the vapour permeability of the insulating material. The second one focused on the whole building energy simulation of a two-zone building with 2-dimension transfers in the wall assembly. A second global PGD reduced order model was elaborated, with a higher reduction of the numerical complexity of the problem. This model associates a PGD model for solving envelope problem and a PGD parametric solution for the multizone problem. The performance of this model was analysed investigating the numerical gain and the precision of the solution computed. In conclusion, the relevance of reduction model techniques for performing whole building energy simulation was revealed. The PGD method contributes to a new approach for solving this problems.

Le traitement thermochimique de carbonitruration suivi d’une trempe est couramment utilisé pour améliorer la résistance à l’usure et à la fatigue de pièces mécaniques. Mais les origines de ce gain de propriétés mécaniques ne sont pas bien connues. La thèse a pour objectif de caractériser et modéliser, pour un acier faiblement allié 23MnCrMo5, l’influence de la concentration en carbone et en azote de l’austénite sur les cinétiques de transformations de phases au refroidissement, les microstructures résultantes et les duretés. Dans un premier temps, la démarche expérimentale repose sur l’élaboration d’éprouvettes enrichies de manière homogène par voie thermochimique en carbone, azote et carbone+azote, grâce à un nouveau procédé. Ensuite, les cinétiques de transformation et les évolutions microstructurales sont étudiées par dilatométrie, par diffraction des rayons-X haute énergie in situ (rayonnement synchrotron) et par MET. L’introduction d’azote induit une forte accélération des cinétiques de transformation et des microstructures plus fines notamment dans le domaine haute température (500_C - 700_C), que nous attribuons à la germination de la ferrite sur des nitrures CrN qui précipitent dans l’austénite pendant l’enrichissement. Les duretés sont par ailleurs beaucoup plus élevées que dans des échantillons enrichis en carbone. La DRX in situ a aussi permis d’identifier l’évolution des différentes phases (austénite, ferrite, cémentite, CrN) et leur chronologie pendant la transformation bainitique. Enfin, un modèle de prédiction des cinétiques de transformations de phases est construit pour simuler les profils de microstructures et de duretés dans des couches enrichies en carbone et/ou azote, conduisant à un relativement bon accord entre simulation et expérience / Carbonitriding thermochemical treatments followed by quench are commonly employed to improve wear and fatigue resistance of mechanical parts. However, the origin of this gain of mechanical properties is not well known. The objective of this PhD thesis is to characterize and to model, for a low-alloyed 23MnCrMo5 steel, the influence of austenite carbon and nitrogen concentrations on phase transformations kinetics during cooling. As a first step, the experimental procedure is based on the elaboration of specimens homogeneously enriched in carbon, nitrogen or carbon+nitrogen, thanks to a specifically designed process. Then, phase transformation kinetics and microstructural evolutions are studied by dilatometry, by high-energy synchrotron X-ray diffraction and by TEM. The introduction of nitrogen induces a strong acceleration of the phase transformation kinetics and much finer microstructures, in particular in high temperature range (500_C - 700_C). We attribute these effects to the nucleation of ferrite on CrN nitrides, which precipitated in austenite during the enrichment. In addition, the hardnesses are much higher than in specimens enriched in carbon. In situ XRD also allowed identifying the evolutions of the different phases (austenite, ferrite, cementite, CrN) and their chronology during the bainitic transformation. Finally, a model to predict the phase transformation kinetics is developed inorder to simulate the microstructure and hardness profiles inside layers enriched in carbon and/or nitrogen, leading to satisfactory agreement between simulation and experiments

Le travail présenté porte sur l'analyse et l'interprétation théorique du spectre d'absorption du dioxyde de carbone dans le proche infrarouge: spectroscopie d'absorption ultrasensible et modélisation théorique des positions et intensités des raies d'absorption. Ce travail vise à affiner et étendre l'ensemble des paramètres des opérateurs effectifs nécessaires à la génération des listes de raies pour les bases de données spectroscopiques. Les résultats obtenus peuvent être divisés en trois parties.Dans la première partie, nous avons établi les équations relatives aux paramètres q0 J, qJ, q2J and q3J-types des éléments de matrice de l'opérateur moment dipolaire effectif en fonction des dérivées du moment dipolaire et des constantes de force obtenues par transformation de contact pour les isotopologues: 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O, 16O13C17O, 17O12C18O. En utilisant ces équations et les relations isotopiques obtenues pour les constantes moléculaires, des calculs numériques nous ont permis de dériver les paramètres effectifs du moment dipolaire des séries de transitions ∆P= 0, 2, 4, 6 et 8, pour les six isotopologues asymétriques ci-dessus. La comparaison des paramètres rapportés dans la littérature et obtenus dans ce travail a été effectuée et discutée.La deuxième partie est consacrée à l'analyse du spectre d'absorption du dioxyde de carbone hautement enrichi en 18O, enregistré avec une très grande sensibilité par spectroscopie CW-Cavity Ring Down Spectroscopy entre 5851 et 6990 cm-1 (1.71-1.43 µm). Au total, 19526 transitions appartenant à onze isotopologues (12C16O2, 13C16O2, 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O, 16O13C17O, 12C18O2, 17O12C18O, 12C17O2, 13C18O2 et 17O13C18O) ont été attribuées sur la base des prévisions du modèle de l'Hamiltonien effectif. Toutes les bandes identifiées correspondent aux séries de transitions ∆P= 8, 9 et 10, où P=2V1+V2+3V3 est le nombre de polyade (V1,V2,V3 sont les nombres quantiques vibrationnels). Les intensités des transitions les plus faibles sont de l'ordre de 2×10-29 cm/molécule. Les paramètres spectroscopiques précis de 211 bandes appartenant à neuf isotopologues ont été calculés. Au total, neuf perturbations de résonance de la structure rotationnelle de l'état supérieur ont été observées et identifiées pour les isotopologues 16O12C18O, 12C18O2, 13C18O2, 16O13C18O, 16O12C17O et 17O12C18O. Un nouvel ensemble de paramètres du Hamiltonien effectif a été obtenu par un ajustement global de nos données et de l'ensemble des données de la littérature. En utilisant une approche similaire, les ajustements globaux des intensités obtenues pour les transitions des séries ∆P= 8, 9 and 10 ont permis d'obtenir l'ensemble de paramètres effectifs du moment dipolaire.Dans la troisième partie, nous présentons l'analyse du spectre CW-CRDS du dioxyde de carbone naturel entre 7909 et 8370 cm-1 (1.26-1.19 µm). Au total, 3425 transitions appartenant à 61 bandes de six isotopologues - 12C16O2, 13C16O2, 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O et 16O13C17O- ont été attribuées. Dans la région spectrale étudiée, toutes les bandes appartiennent à la série ∆P=11. Les paramètres spectroscopiques précis des états supérieurs de 57 bandes ont été obtenus à partir d'un ajustement des positions mesurées (rms typiques des écarts de l'ordre de 0.6×10-3 cm-1). Les ajustements globaux des intensités obtenues ont permis de déterminer les paramètres effectifs du moment dipolaire de la série ∆P=11 des six isotopologues étudiés.Les résultats obtenus ont eu un grand impact sur la modélisation globale des spectres de du dioxyde de carbone. Ils ont permis d'affiner et d'étendre les mesures existantes et d'améliorer considérablement les paramètres de l'Hamiltonien et moment dipolaire effectifs. Les résultats obtenus ont d'ores et déjà été intégrés dans les bases de données spectroscopiques de CO2 les plus couramment utilisées (HITRAN, GEISA, CDSD). / This thesis is devoted to the investigation of the high resolution near infrared spectra of carbon dioxide and includes experimental measurements and theoretical modeling of line positions and intensities and refinement and extension of the set of effective operator parameters. The obtained results can be divided by three parts:In the first part, we present the equations for the q0 J, qJ, q2J and q3J-types parameters of the matrix elements of the effective dipole-moment operator in terms of the dipole-moment derivatives and force field constants derived by means of contact transformation method for the following carbon dioxide isotopologues: 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O, 16O13C17O, 17O12C18O and 17O13C18O. Using these equations and the obtained isotopic relations for the molecular constants, we derived the effective dipole-moment parameters for the ∆P= 0, 2, 4, 6 and 8 series of transitions of the six above asymmetric carbon dioxide isotopologues (P=2V1+V2+3V3 is the polyad number where V1,V2 and V3 are the vibrational quantum numbers). The comparison of the parameters reported in the literature and obtained in this work is performed and discussed.The second part is devoted to the analysis of the room temperature absorption spectrum of highly 18O enriched carbon dioxide recorded by very high sensitivity CW-Cavity Ring Down Spectroscopy between 5851 and 6990 cm-1 (1.71-1.43 µm ). Overall, 19526 transitions belonging to eleven isotopologues (12C16O2, 13C16O2, 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O, 16O13C17O, 12C18O2, 17O12C18O, 12C17O2, 13C18O2 and 17O13C18O) were assigned on the basis of the predictions of the effective Hamiltonian model. Line intensities of the weakest transitions are on the order of 2×10-29 cm/molecule. The line positions were determined with accuracy better than 1×10-3 cm-1 while the absolute line intensities are reported with an uncertainty better than 10%. All the identified bands correspond to the ∆P= 8, 9 and 10 series of transitions. The accurate spectroscopic parameters for a total of 211 bands belonging to nine isotopologues were derived. Nine resonance perturbations of the upper state rotational structure were identified for 16O12C18O, 12C18O2, 13C18O2, 16O13C18O, 16O12C17O and 17O12C18O isotopologues. New sets of Hamiltonian parameters have been obtained by the global modeling of the line positions within the effective Hamiltonian approach. Using a similar approach, the global fits of the obtained intensity values of the ∆P= 8, 9 and 10 series of transitions were used to derive the corresponding set of effective dipole moment parameters.In the third part, we report the analysis of the absorption spectrum of natural carbon dioxide by high sensitivity CW-Cavity Ring Down spectroscopy between 7909 and 8370 cm-1 (1.26-1.19 µm). Overall, 3425 transitions belonging to 61 bands of 12C16O2, 13C16O2, 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O and 16O13C17O were assigned. In the studied spectral region, all bands correspond to ∆P= 11 series of transitions. The accurate spectroscopic parameters of the upper states of 57 bands were derived from a fit of the measured line positions (typical rms deviations of about 0.6×10-3 cm-1). The global fits of the obtained intensity values of the ∆P= 11 series of transitions were used to determine the corresponding set of effective dipole moment parameters of the six studied isotopologues.The large set of new observations obtained in this thesis has an important impact on the global modeling of high resolution spectra of carbon dioxide. It has allowed refining and extending the sets of effective dipole moment and effective Hamiltonian parameters. The obtained results have allowed improving importantly the quality of the line positions and intensities in the most currently used spectroscopic databases of carbon dioxide (HITRAN, GEISA, CDSD).