Aujourd'hui, l'évaluation des conséquences environnementales et sanitaires d'événements majeurs liés aux rejets dans l'atmosphère de substances radiologiques ou chimiques est, de plus en plus, basée sur la mise en œuvre d'outils de modélisation. La capacité de ces outils à appréhender de manière toujours plus fine l'ampleur spatiale et temporelle de ce type d'événements contribue à leur positionnement croissant en appui aux situations d'urgence. Cependant, l'accident de Fukushima a souligné qu'en dépit de cette tendance, l'apport des outils n'est pas encore optimal au regard de l'environnement décisionnel de l'organisation de sécurité civile en charge, notamment, des décisions de protection des populations. Cette recherche s'attèle donc, sur la base d'interviews et d'observations d'exercices de crise, à clarifier la place des outils de modélisation en situation d'urgence. L'étude suggère qu'à ce jour, la gestion de ces situations prend place dans un processus de co-construction de sens entre acteurs d'expertise NRBC-E et décideurs, favorisant l'atteinte de consensus en matière de prise de décision. L'étude met également en lumière l'importance que joue le COD, de par sa structure même, comme lieu d'échange entre acteurs aux expertises et expériences complémentaires, dans la perception et la gestion des changements de contexte. Ainsi, nous suggérons qu'en se positionnant au niveau de l'évaluation de la situation, les outils de modélisation fournissent une information qui respecte les pratiques actuelles dans l'aide à la décision en situation d'urgence et le respect des rôles et expertises de chaque acteur. Dans cette optique, les modèles de dispersion et d'impact sont donc susceptibles de s'intégrer au développement plus global d'outils d'aide à la gestion des crises auprès de l'organisation de sécurité civile, principalement comme soutien à la construction d'une représentation collective et dynamique de la situation entre expert et décideur. / Environmental and health impact assessment of accidental or intentional releases of potentially hazardous materials in the atmosphere is increasingly supported by the development of modeling tools. Their potential to assess the spatial and temporal extent and severity of toxic plumes contributes to their growing development as CBRN-E emergency support tools. However, the Fukushima nuclear accident underlined that their support is not yet optimal regarding civil security organizations in charge of population protection. This research therefore tends to clarify the role of these modelling tools in emergency management. For this purpose, interviews and observations of crisis exercises have been conducted. This study suggests that nowadays, CBRN-E emergency management takes place in a sensemaking co-constructing process between CBRN-E experts and emergency managers contributing to the achievement of consensus in the decision making process. This study also highlights the key role played by the crisis center, regarding its proper organizational structure as a sharing place between actors with complementary expertise and experience, in the perception and response to changing circumstances. Thus, this study suggests that by providing situation assessment results, modeling tools meet the current practices both in terms of emergency support tools used for civilian protection organization and in respect of each actors' contributions. In this perspective, these modelling tools are likely to end up being part of the development of crisis management support tools for building a collective representation of the CBRN-E situation between expertise and decision.

La dispersion d'agents biologiques hautement pathogène dans une zone urbanisée après un acte terroriste est l'une des situations que les agences de sécurité nationales ont besoin d'évaluer en termes des risques et de la prise de décision. La simulation numérique des écoulements turbulents dans les zones urbaines, y compris la surveillance de la dispersion des polluants, a atteint un niveau de maturité suffisant pour faire des prédictions sur les zones urbaines réalistes jusqu'à 4 km2. Les simulations existantes sont déterministes dans le sens que tous les paramètres qui définissent le cas étudié (l'intensité et la direction du vent, la stratification atmosphérique, l'emplacement de la source des émissions, etc.) devraient être bien connu. Cette précision ne peut être atteint dans la pratique en raison d'un manque de connaissances sur la source d'émissions et de l'incertitude aléatoire intrinsèque des conditions météorologiques.Pour augmenter la contribution de la simulation numérique pour l'évaluation des risques et la prise de décision, il est essentiel de mesurer quantitativement l'impact d'un manque de connaissances en termes de résolution spatiale et temporelle des zones de danger.L'objet de cette thèse est d'appliquer des méthodes de quantification d'incertitude pour quantifier l'impact de ces incertitudes dans l'évaluation des zones de danger à moyenne portée dans des scénarios de dispersion de gaz toxiques. Une méthode hybride c-ANOVA et POD/Krigeage permet d'envisager jusqu'à 5 paramètres incertains dans une simulation 3D-CFD haute fidélité non-stationnaire de la dispersion d'un gaz toxique provenant d'une source type flaque dans une zone urbaine de 1km2. / The dispersion of highly pathogenic biological agents in an urbanized area following a terrorist act is one of the situations that national security agencies need to evaluate in terms of risk assessment and decision-making. The numerical simulation of turbulent flows in urban areas, including monitoring the dispersion of pollutants, has reached a sufficient level of maturity to make predictions on realistic urban zones up to 4 square kilometers. However, the existing simulations are deterministic in the sense that all the parameters that define the case studied (intensity and wind direction, atmospheric stratification, source of emissions location, quantity of injected toxic agent, etc.) should be well known. Such precision cannot be achieved in practice due to a lack of knowledge about the source of emission and the intrinsic aleatoric uncertainty of the meteorological conditions. To significantly increase the contribution of numerical simulation for risk assessment and decision-making, it is essential to quantitatively measure the impact of a lack of knowledge especially in terms of spatial and temporal resolution of the danger zones. The object of this thesis is to apply uncertainty quantification methods to quantify the impact of these uncertainties in the evaluation of the danger zones in medium range toxic gas dispersion scenarios. A hybrid method merging c-ANOVA and POD/Kriging allows to consider up to 5 uncertain parameters in a high-fidelity unsteady 3D-CFD simulation of the dispersion of a toxic gas from a pond-like source in an urban area of 1km2.

Les inventions biotechnologiques ont un double visage, une face bienveillante et une face terrifiante, chacune source potentielle de risques majeurs. Comment les contrôler et les réguler ? La recrudescence des catastrophes majeures (crises sanitaires) liées à l’usage de produits biotechnologiques, d’une part, puis l’échec à l’adoption d’un protocole de vérification à la Convention d’interdiction des armes biologiques suivi de l’émergence de nombreuses publications à risques dans le domaine des biotechnologies, d’autre part, démontrent l’omniprésence et la transversalité de cette problématique. Par leur essence duale, les biotechnologies appellent des solutions globales. La voie d’une gestion cohérente semble s’ouvrir au travers d’un corps de règle prenant tous ces paramètres en considération, les risques majeurs. L’avantage de cette législation, si elle admet une modification préalable de la nomenclature des risques majeurs en y intégrant les risques liés aux conflits, reposera sur sa globalité et sur la responsabilisation de tous. Face à une menace biotechnologique qui est perçue comme dominante dans les années à venir, l’émerge d’un ordre public mondial favorable à un accroissement de la responsabilité des Etats à l’égard de la sécurité humaine serait souhaitable. Le but de toute institution étatique étant de garantir à ses ressortissants leur sécurité et leur sûreté quelles que soient les circonstances, cet ordre public pourrait trouver ses bases au sein des réglementations relatives aux droits de l’homme et au droit de l’environnement ; réglementations déjà émancipées de la distinction entre situations de paix, de crises ou de conflits / The biotechnological inventions have a double face, a kindly face and a terrifying face, each potential source of major risks. How to control them and to regulate them? The outbreak of the major disasters (sanitary crisis) bound to biotechnological products, on one hand, the failure to the adoption of a Protocol to the Biological Weapon Convention, followed by the emergence of numerous publications at risks in the field of biotechnology, on the other hand, demonstrate the omnipresence and the transverse character of this problem. By their duality, biotechnologies need global solutions. The way of a coherent management seems to open through a body of rule considering all these parameters, the major risks. The advantage of this legislation, if it admits a preliminary modification of the list of the major risks by integrating the risks connected to the conflicts, will be based on its global aspect and everyone’s responsibility. In front of biotechnological threat, which is perceived as dominant in the years to come, an emergent world law and order favourable to an increase of the responsibility of States towards the human safety would be desirable. The purpose of any state institution is the guarantee of Nationals safety, whatever circumstances are, this law and order could find its bases within the regulations relative to human rights and to environmental law; these regulations are already indifferent to the distinction between situations of peace, crisis or conflicts

Les inventions biotechnologiques ont un double visage, une face bienveillante et une face terrifiante, chacune source potentielle de risques majeurs. Comment les contrôler et les réguler ? La recrudescence des catastrophes majeures (crises sanitaires) liées à l'usage de produits biotechnologiques, d'une part, puis l'échec à l'adoption d'un protocole de vérification à la Convention d'interdiction des armes biologiques suivi de l'émergence de nombreuses publications à risques dans le domaine des biotechnologies, d'autre part, démontrent l'omniprésence et la transversalité de cette problématique. Par leur essence duale, les biotechnologies appellent des solutions globales. La voie d'une gestion cohérente semble s'ouvrir au travers d'un corps de règle prenant tous ces paramètres en considération, les risques majeurs. L'avantage de cette législation, si elle admet une modification préalable de la nomenclature des risques majeurs en y intégrant les risques liés aux conflits, reposera sur sa globalité et sur la responsabilisation de tous. Face à une menace biotechnologique qui est perçue comme dominante dans les années à venir, l'émerge d'un ordre public mondial favorable à un accroissement de la responsabilité des Etats à l'égard de la sécurité humaine serait souhaitable. Le but de toute institution étatique étant de garantir à ses ressortissants leur sécurité et leur sûreté quelles que soient les circonstances, cet ordre public pourrait trouver ses bases au sein des réglementations relatives aux droits de l'homme et au droit de l'environnement ; réglementations déjà émancipées de la distinction entre situations de paix, de crises ou de conflits