Dans une première partie, un cas de précipitations intenses, dans la région alpine du Lac Majeur, est étudié à partir de données radars recueillies durant la campagne internationale MAP qui fut notamment conduite pour comprendre le rôle des montagnes sur la formation et la croissance des précipitations. Trois radars, dont un polarimétrique, ont permis d'analyser finement l'évolution dynamique et microphysique des précipitations du 25/09/1999. En outre, le modèle Meso-NH, a permis de quantifier les processus microphysiques impliqués dans la croissance des hydrométéores.<br />Dans une seconde partie, l'attention est portée sur les nuages (partie non précipitante de l'eau atmosphérique condensée) ; ils sont une source d'atténuation des micro-ondes non négligeable bien qu'ils soient généralement indétectables. Un modèle de représentation de nuages chauds a été construit et des observations radar ont été simulées pour documenter quantitativement l'influence de microscopiques gouttelettes nuageuses

L'atmosphère terrestre est un milieu très complexe, perpétuellement en interaction, dont sa composition est fortement influencée par les activités humaines qui émettent de nombreux composés. Peu d'études liées aux émissions de composés organiques volatils (COV) en air intérieur à partir des sources de combustion (différents modes de chauffage, cuisine, ...) ont été conduites à ce jour. En effet, l'utilisation de cheminées ne peut que s'accentuer ces prochaines années compte tenu de l'augmentation importante du coût du pétrole et de la valorisation du bois en tant que source alternative. Une partie de la carence en études dans de domaine est liée au manque de techniques analytiques permettant d'accéder aux composés émis à des niveaux très faibles.Le travail entrepris a pour principal objectif l'évaluation de l'impact des émissions de COV dû à la combustion du bois, plus particulièrement dans les atmosphères intérieures. Afin de mieux appréhender le rôle des composés émis sur la qualité de l'air et la santé, une étude cinétique de photodégradation d'un traceur spécifique de la combustion a été réalisée : le créosol. Ainsi après avoir étudié les possibilités de nouveaux supports analytiques à base de nanostructures de carbone (NSC) nous nous sommes attachés à évaluer les caractéristiques des émissions de différents foyers individuels à bois. Cette étude a montré qu'il était possible d'isoler certains composés « traceurs » en relation avec le type de combustion et l'essence de bois brûlé. Les NSC ont montré des qualités analytiques inégales à ce jour et demande encore des études complémentaires. Un traceur type : le créosol, à été mis en évidence dont son étude cinétique a montré qu'il était très réactif avec une constante très élevée et qu'il était à l'origine de composés secondaires parfois plus toxiques pour la santé humaine (composés oxydés).

Le relief Alpin modifie de manière importante la circulation de l'atmosphère. Grâce à l'étude de différentes configurations, en période hivernale et estivale, et différentes régions des Alpes, ce travail expose comment se réalisent le mélange et le transport des polluants gazeux et particulaires depuis leurs sources d'émissions jusque dans la troposphère libre. Grâce à des résultats d'observation réalisés dans le Y grenoblois ces dernières années et des simulations numériques provenant d'une chaîne de modèles eulériens, ce travail explicite les mécanismes mis en jeu dans un cas de pollution photochimique estivale et un cas de pollution hivernale par les particules fines et par le benzène. Après la validation des modèles en utilisant des données expérimentales des campagnes POVA, GRENOPHOT 99 et ESCOMPTE, la chaîne de modèles est utilisée pour simuler deux périodes très polluées dans la région de Grenoble : la canicule d'août 2003 et un long épisode d'inversion thermique en février 2005. Après coup, les incertitudes sur les résultats du modèle sont calculées. En appliquant la chaîne de modèles sur un événement très particulier faisant intervenir de l'ozone provenant de la stratosphère on montre comment les différentes échelles de temps et d'espace de l'atmosphère sont intimement couplées dans le relief complexe des Alpes.

Cette thèse porte sur l'analyse des données MOZAIC pour améliorer la connaissance<br />des ´échanges stratosphère-troposphère (STE) au niveau du cas d'étude ou au niveau global saisonnier. L'utilisation de techniques lagrangiennes et du modèle meso-échelle MESO-NHmet en évidence l'importance des STE sur la distribution chimique de l'UTLS dans un casde cyclogenèse d'été. Une ´étude lagrangienne d'un second cas d'étude montre que les zonesfrontales des moyennes latitudes peuvent être responsables d'une stratification en couchesde masses d'air issues de différents courants cohérents. Enfin, l'impact des STE sur lesdistributions saisonnières d'ozone et du CO aux moyennes latitudes dans la zone UTLS estprésente. Un nouveau repère dynamique permet un replacement cohérent des observationsle long des dorsales et des thalwegs d'altitude. La formation d'une couche de mélange audessus de la tropopause, et les variations chimiques saisonnières sont présentées. Une analyse lagrangienne des variations zonales est tentée.

Le volcanisme plinien modifie le climat pendant plusieurs années en injectant de grandes quantités de dioxyde de soufre directement dans la stratosphère, oxydé ensuite en gouttelettes d'acide sulfurique qui réfléchissent les rayonnements solaires et changent les propriétés radiatives de l'atmosphère. L'étude de signaux volcaniques préservés dans les archives glaciaires, consistait jusqu'à présent à simplement mesurer les concentrations de sulfate. Nous proposons l'utilisation de nouveaux traceurs que sont les anomalies isotopiques de l'oxygène et du soufre de sulfate volcanique enregistré à Dôme C et Pôle Sud pour apporter de nouvelles informations sur le volcanisme passé.<br />Une étude de l'évolution temporelle des anomalies isotopiques de l'oxygène et du soufre dans les sulfates volcaniques de l'Agung (mars 1963) et du Pinatubo (juin 1991) a été menée. L'anomalie isotopique du soufre change de signe au cours du temps et passe d'une phase positive, au début du dépôt de sulfate à une phase négative à la fin. Ce changement de signe s'accompagne d'un appauvrissement en isotopes lourds avec le temps. L'anomalie isotopique du soufre est créée à partir d'une réaction d'oxydation photochimique de SO2 en acide sulfurique, suggérant un processus rapide qui dure un mois environ. L'anomalie isotopique de l'oxygène, quant à elle, a permis d'établir un lien avec l'oscillation quasi-biennale de la stratosphère.<br />Douze signaux volcaniques ont été étudiés dans leur globalité au cours du dernier millénaire. L'anomalie isotopique du soufre a permis d'identifier 6 éruptions volcaniques stratosphériques révélant l'utilité d'un tel traceur lorsque la nature des éruptions est méconnue.

Thesis (Ph. D.)--University of Hawaii at Manoa, 2005. / Includes bibliographical references (leaves 181-193).

Thesis (M.S.)--Mississippi State University. Department of Computational Engineering. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology and Woods Hole Oceanographic Institution. / Includes bibliographical references (p. 186-188).

The laser geodetic satellites Lageos and Starlette exhibit residual orbital motion with an unexplained seasonal component. In addition, recognized polar motion excitation sources do not account for a large portion of observed polar motion. It is hypothesized that air and ocean mass redistribution is the primary source of seasonal perturbations in satellite motion, and that wind-driven ocean mass redistribution is a major source for polar motion excitation. Average monthly variations in zonal spherical harmonic geopotential coefficients are estimated from NMC air pressure for 1958 through 1973, and from variations in continental water storage predicted by a global hydrologic model. These coefficients are used to predict average monthly perturbations in the longitude of the ascending node ([Omega]) for Lageos and Starlette, and in the eccentricity vector ([Psi]) for Starlette. WMO monthly air pressures and twice-daily Navy sea level pressures are used to predict time series of [Omega] and [Psi] perturbations for Lageos during 1976 through 1985, and for Starlette during 1980 through 1983. In addition, the Hellerman and Rosenstein wind stress field for world oceans and the Gill-Niiler bottom pressure equation are used to estimate annual and semi-annual ocean mass redistribution, and to predict polar motion excitation vectors and Lageos [Omega] perturbations. Comparison of predicted [Omega] and [Psi] perturbations with observed Lageos and Starlette behavior indicate that air pressure may be responsible for much of the unmodeled seasonal variation in the Earth's geopotential. In contrast, the water storage contribution is very small. Year-to-year variability in the observed Lageos and Starlette [Omega] times series is well matched by predicted perturbations. Even after the removal of annual and semi-annual components, significant coherence remains between predicted and observed [Omega] time series for both Lageos and Starlette at periods of less than one year. Comparison of predicted polar motion with ILS observations suggest that the effect of ocean mass redistribution is significant, and second only to air pressure in magnitude. Lageos [Omega] perturbations predicted from ocean mass redistribution indicate that non-isostatic sea level fluctuations should be readily observable by satellite laser ranging. / text

Dans l'infrarouge thermique, des simulateurs de systèmes d'acquisition d'images existent déjà chez les industriels. Leur fonctionnement nécessite la connaissance de nombreux paramètres, dont celle du paysage à observer. Or, ce paysage doit lui-même être simulé. Du fait de la complexité de son comportement, peu de simulateurs de paysages ont été développés. Cette thèse tente de pallier à ce manque, en proposant une méthode de simulation adaptée à l'imagerie à haute résolution spatiale dans l'infrarouge thermique. Un simulateur a été conçu et développé. A l'aide d'une modélisation physique du comportement thermique et spectral du paysage, une classification des contributions des différents phénomènes physiques a pu être établie. Une simulation autorisant un haut degré de détails passe notamment par l'analyse et la prise en compte des phénomènes physiques à petite échelle (conduction, perturbations de l'écoulement du vent, ...) et à trois dimensions (ombrage, réflexions, ...) et implique la modélisation fine de ces phénomènes. L'originalité de la thèse réside dans la création d'une méthode de simulation, basée sur la radiosité, et adaptée à la synthèse d'images dans l'infrarouge thermique. Le paysage est modélisé à l'aide d'entités, les éléments, permettant de prédire précisément le signal provenant du paysage. Ces éléments sont compatibles avec les exigences matérielles informatiques qui imposent des limitations de temps de calcul et de ressources mémoires. Ils résultent de la concaténation des contraintes imposées par la géométrie des objets, par leur constitution (matériaux), et par la prise en compte de l'évolution temporelle des différents phénomènes physiques qui régissent le comportement du paysage. Ces éléments constituent une extension volumique et temporelle des facettes, entités communément utilisées pour la synthèse d'images dans les courtes longueurs d'onde. Des images obtenues en utilisant les éléments et le simulateur développé sont présentées dans la thèse.