L'évolution tardive du Domaine Sud Armoricain (segment de la chaîne Varisque Ouest Européenne), se traduit par un effondrement gravitaire de la croûte préalablement épaissie dans un contexte tectonique extensif. Cette extension s'accompagne, dans tout le domaine, d'une fusion partielle de la croûte moyenne à inférieure et de l'exhumation des roches métamorphiques issues de niveaux crustaux profonds. L'approche pluridisciplinaire conduite dans cette étude permet de proposer un calendrier précis de la fusion crustale et d'étudier les mécanismes de la déformation responsable de l'exhumation de la croûte moyenne à inférieure. Une des démarches adoptées associe l'identification structurale et cinématique précise des témoins de l'étirement et leur datation multiméthodes (U-Th/Pb sur monazite, et A/Ar sur micas). Dans la partie occidentale du Domaine Sud Armoricain, cette approche permet ainsi de documenter un continuum de déformation extensive durant plus de 20 Ma, qui accompagne en partie l'exhumation des roches de haut grade qui elle, se développe entre 325 Ma et 300 Ma. L'étude géophysique, combinant ASM et gravimétrie, permet en outre de caractériser la structure interne et la géométrie en profondeur du complexe granitique de Carnac, dont la mise en place apparaît être le témoin du stade le plus précoce de ce continuum. La fusion partielle des migmatites et la mise en place des plutons granitiques, interprétées à la fois comme le moteur et la conséquence de l'étirement et de l'exhumation, est estimée entre 335 Ma et 320 Ma. Cette anatexie généralisée apparaît synchrone à l'échelle de tout le domaine, ce qui permet un regard nouveau sur les stades tardi-orogéniques du Domaine Sud Armoricain. L'étude de la déformation extensive et de l'exhumation dans les portions occidentale et orientale, met en évidence des contrastes de style tectonique, suggérant une exhumation plus importante des parties orientales du Domaine Sud Armoricain.

Cette thèse cible l'étude de la structure thermique de la croûte supérieure (<10km) dans les arcs magmatiques continentaux, et son influence sur l'enregistrement thermochronologique de leur exhumation et de leur évolution topographique. Nous portons notre regard sur deux chaînes de montagne appartenant aux Cordillères Américaines : Les Cascades Nord (USA) et la zone de faille Motagua (Guatemala). L'approche utilisée est axée sur l'utilisation de la thermochronologie (U-Th-Sm)/He sur apatite et zircon, couplée avec la modélisation numérique de la structure thermique de la croûte. Nous mettons en évidence la variabilité à la fois spatiale et temporelle du gradient géothermique, et attirons l'attention du lecteur sur l'importance de prendre en compte la multitude des processus géologiques perturbant la structure thermique dans les chaînes de type cordillère, c'est à dire formées lors de la subduction océanique sous un continent.

Les objectifs de ma thèse étaient de déterminer, d'une part, les causes naturelles et humaines responsables de la vulnérabilité des territoires atolliens et, d'autre part, d'estimer leur devenir dans la perspective d'une élévation du niveau de la mer et de changements climatiques. L'estimation de l'évolution future de ces territoires constituait un enjeu économique fondamental en raison de la concentration des activités et des populations sur ces espaces exigus.

La mise en place de politiques efficaces visant à la réduction des niveaux de concentrations en PM exige la connaissance préalable des sources primaires et secondaires de l'aérosol organique, une fraction majoritaire des PM demeurant encore mal appréhendée. Les travaux réalisés au cours de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet FORMES qui avait pour principal objectif d'évaluer et de contraindre les principales méthodes de quantification de l'influence des différentes sources de la fraction organique de l'aérosol en milieu récepteur et d'en optimiser les procédures. La caractérisation physico-chimique de l'aérosol s'est articulée autour de deux campagnes de mesures intensives de 15 jours chacune dans deux environnements urbains très contrastés : Marseille en été, et Grenoble en hiver. Ce travail de thèse s'est concentré sur le cas de Marseille, un environnement très complexe, combinant une activité photo oxydante très intense à un ensemble d'émissions primaires qui incluent les sources industrielles et les émissions par les bateaux. L'analyse CMB appliquée sur le cas de Marseille a montré que les sources primaires sont dominées par les émissions véhiculaires contribuant à 17 % du carbone organique (OC). Bien que les sources industrielles contribuent faiblement à la masse de l'aérosol (2.5 % de l'OC), ces émissions contrôlent les concentrations des HAP et de certains métaux lourds. Ces sources contribuent également, en moyenne sur la période, à environ 30% du nombre des particules ultrafines (Dp<50 nm), ce qui augmente probablement leurs effets sanitaires. Contrairement à Grenoble, où la combustion de bois est une source prépondérante (environ 70 % de l'OC), à Marseille ces émissions ne constituent qu'une source minoritaire, contribuant à 0.8 % de l'OC. Toutefois, la principale information révélée par la déconvolution de sources par CMB est que les sources primaires considérées ne permettent d'expliquer, que 22 % de l'OC mesuré ; 78 % du carbone restant non expliqué. Cette fraction est associée majoritairement à l'aérosol organique secondaire (SOA). En combinant les résultats CMB aux mesures 14C, il a été montré que plus que 70% de cet aérosol est très vraisemblablement d'origine biogénique. En conséquence, les contributions du SOA formé à partir de l'isoprène, l'α- pinène et le β-caryophyllène ont été examinées moyennant une approche basée sur les marqueurs de cet aérosol. Le SOA issu de ces précurseurs a été estimé comme contribuant uniquement à 4.3 % de l'OC, laissant une grande fraction de ce carbone non-attribuée. Cette sous-estimation est la conséquence de trois causes : (i) les incertitudes associées à l'approche utilisée, (ii) des précurseurs biogéniques non-considérés et (iii) le vieillissement de l'aérosol secondaire au cours de son transport dans l'atmosphère, comme suggéré par les mesures d'organosulfates et de la fraction polycarboxylique de type HULIS. Cette dernière fraction peut contribuer à près de 40% de l'OC nonattribué

On cherche à construire un indicateur d'impact environnemental global de la pollution atmosphérique semblable au potentiel de réchauffement climatique. Il doit permettre d'estimer l'impact environnemental global de la pollution atmosphérique induit par les transports, tout en conservant la valeur de l'impact environnemental de chaque catégorie d'impact, ainsi que l'évaluation des émissions. On s'appuie pour cela sur une typologie des impacts basée sur les connaissances scientifiques, la recherche d'un indicateur pour chaque type pollution, et l'élaboration d'une architecture d'agrégation de la pollution de l'air, qui permet d'intégrer l'ensemble des catégories d'impact environnemental au sein d'un impact global des polluants atmosphériques, et d'assister l'utilisateur à hiérarchiser ses préoccupations vis-à-vis de chacune des catégories d'impact de la pollution de l'air

Le passage de la méso-échelle, échelle des modèles de circulation générale GCM, de l'anglais "General Circulation Models", à la micro-échelle (échelle hydrologique), pour les précipitations, est un exercice assez complexe. Les champs de précipitations comme la plupart des champs géophysiques turbulents obéissent au concept d'invariance d'échelle, qui est une caractéristique principale des champs multifractals. Par ailleurs, il a été prouvé que le transfert d'énergie des grosses structures aux plus petites structures au sein d'un phénomène géophysique turbulent s'effectue de façon multiplicative (Kolmogorov, 1962; Mandelbrot, 1974 ...): un facteur aléatoire déterminant la fraction de flux transmis d'un gros tourbillon à un plus petit. Le travail que nous présentons ici s'inscrit dans le cadre du projet EDF "Prévisions saisonnières et Hydraulicité" dans la gestion de son parc hydroélectrique et a pour objectif la construction d'un modèle de désagrégation basé sur le principe d'invariance d'échelle des champs de précipitation, donc utilisant les propriétés des champs géophysiques mentionnées ci-dessus. Dans un premier temps, nous conduisons une analyse multifractale (Schertzer et Lovejoy , 1991) sur des séries pluviométriques de la France (243 séries pluviométriques au pas de temps de six minutes, constituées sur une dizaine d'années distribuées sur la France métropolitaine), ce qui nous permet de déduire les paramètres multifractals, dans le temps, dans l'espace ou dans le cas spatio-temporel. La seconde étape consiste à construire des cascades multifractales, à partir des valeurs saisonnières de pluies avec les paramètres déterminés dans la première étape. Le principe de cette deuxième partie consiste, à partir d'une prévision mensuelle sur des mailles de dimensions 243km×243km×32jours (correspondant à une anisotropie espace-temps de l'ordre de H=2/3 :x=y=t (3/2) ) voisines de celles des modèles de circulation générale (dimensions de l'ordre de 250km×250km×30jours) et à conduire la cascade multifractale, avec les paramètres multifractals préalablement déterminés, pour atteindre des valeurs de prévision sur des mailles de l'ordre de 1km×1km×1j. Les résultats obtenus devront faire l'objet d'un conditionnement orographique avant d'être comparés avec les valeurs réelles obtenues.

La reconstitution de l'évolution du rivage de la flèche Mandji, et en particulier des secteurs de Port-Gentil et du Cap Lopez, a été réalisée pour la période de l'Holocène à l'actuel, par fusion de multiples sources iconographiques (cartes et plans historiques, cartes marines, photographies aériennes, images satellites, mesures de terrain) permettant ainsi l'analyse des impacts naturels et des actions anthropiques sur cette partie du littoral gabonais. L'étude de l'évolution historique du trait de côte a été réalisée en s'appuyant sur les datations au C14 des paléoenvironnements. Les plans levés et les cartes couvrant la période de 1660 à 1886 ont permis de comprendre les étapes pluriséculaires de la morphogenèse de la flèche. Concernant les dates les plus récentes, on a eu recours aux photographies aériennes de 1945, 1957, 1988, à deux images Landsat TM de 1990 et ETM+ de 2001, à une série de cartes marines couvrant la période 1962-2007, à un suivi régulier de la position de la laisse de haute mer par Total Gabon. Ces documents numérisés sont intégrés et gérés par un Système d'Information Géographique (SIG) afin de produire la donnée relative à la dynamique du littoral. La mobilité du trait de côte a été décrite et quantifiée pour la période allant de 1962 à 2007 et se solde par un recul important, particulièrement le long des secteurs urbanisés, ce qui constitue une menace potentielle pour les installations humaines. Cette thèse est une mise au point sur la question de l'évolution de la flèche Mandji et des risques naturels induits. Elle propose quelques remèdes envisageables à court et à long terme.

La Réunion est une île volcanique jeune des Mascareignes. Son plateau continental est étroit et les habitats souvent constitués par des fonds sédimentaires répartis sur une grande partie du littoral abritent des communautés diversifiées de macrofaune. L anthropisation croissante ces 20 dernières années est source de différentes pollutions. Les zones côtières non-récifales et le benthos des substrats meubles sont peu connus. La structure de ces communautés est décrite essentiellement pour le nord, et l est de l île et détermine les modalités de leur fonctionnement, notamment en réponse aux perturbations. Un premier inventaire des espèces benthiques trouvées entre 20 et plus de 140 m de profondeur a été réalisé. L étude de la macrofaune et des principales variables environnementales a mis en évidence le rôle déterminant de la bathymétrie. La granulométrie des sédiments et l hydrodynamisme sont importants, notamment en zone littorale, où le macrobenthos est soumis aux perturbations naturelles (cyclones et dépressions) et anthropiques. La réponse du macrobenthos à des perturbations dues à des activités industrielles a été suivie pendant plusieurs années sur deux secteurs de l est de l ile où les rejets en mer se font différemment. Elle s est traduite par un impact croissant des rejets sur le milieu, et une réponse de la macrofaune selon un schéma-type de succession secondaire de communautés, impliquant des espèces originales bio-indicatrices de perturbation, les polychètes Eunicidae Diopatra cuprea, des Spionidae et des Capitellidae. Un outil de diagnostic de la santé de ces écosystèmes côtiers tropicaux a été adapté au contexte local ; il est basé sur le calcul d un indice biotique intégrateur de la qualité de milieu prenant en considération toute la communauté benthique. Il répond aux exigences de la Directive Européenne Cadre sur l Eau. La macrofaune sédimentaire constitue donc un outil pertinent et complémentaire pour ces analyses, tant en terme de biodiversité, que de suivi des pollutions, et s intègre dans les stratégies de gestion intégrée des littoraux tropicaux insulaires.

Les processus dynamiques présents en zone de swash ont un impact significatif sur l'évolution des zones côtières. Une part importante du transport sédimentaire cross-shore se produit dans cette zone, plus particulièrement dans cette zone où se produisent le run-up et le run-down. La zone située au-delà de la ligne de rivage au repos est le plus souvent décrite par des modèles intégrés sur la verticale. La décroissance des vagues est bien reproduite, cependant l'étude du transport sédimentaire impose une paramétrisation du frottement sur le fond. Nous présentons les résultats de simulations RANS de la propagation d'un mascaret (obtenu par un "lâcher de barrage") sur une plage en pente et le run-up et le run-down ainsi générés. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux de Yeh et al. (1989). Les simulations ont été réalisées avec le code Navier-Stokes diphasique AQUILON. Deux méthodes de suivi d'interface VOF (VOF TVD ET VOF PLIC) sont implémentées. La viscosité turbulente est calculée par un modèle V2-F (Durbin, 1991). Une estimation des grandeurs turbulentes k et epsilon basée sur la théorie des ondes longues pour la propagation d'un ressaut hydraulique est présentée. Une modélisation VOF-PLIC & V2-F est appliquée pour reproduire les caractéristiques macroscopiques du lâcher de barrage, qui comme on pouvait s'y attendre dépendent peu de la turbulence. Nous étudions aussi l'impact des conditions initiales sur k et epsilon sur l'établissement de l'écoulement turbulent. Après ces validations vis-à-vis de la turbulence, des simulations du cas décrit par Yeh et al. (1989) sont menées pour optimiser le choix des paramètres de calcul. La théorie de Whitham (1958), prédit un effondrement du mascaret au niveau de la ligne de rivage au repos. La théorie de Shen and Meyer (1963) est toujours à l'heure actuelle le modèle de référence. Les résultats expérimentaux de Yeh et al. (1989) montrent clairement un phénomène différent. L'utilisation conjointe de la technique VOF-TVD et du modèle de turbulence V2-F semble apporter les meilleurs résultats par rapport aux expériences de Yeh et al. (1989). Une étude de la transition mascaret/lame de swash est proposée. Nos résultats montrent que la théorie de Whitham décrit de façon assez précise le mécanisme de d'effondrement du mascaret. Les résultats de nos simulations sont utilisés pour décrire la transition entre l'effondrement du mascaret et l'écoulement du run-up. L'analyse des processus de frottement dans le jet de rive met en évidence une forte dissymétrie entre le run-up et le run-down avec cisaillement plus faible lors du run-down

Recent studies have found that equatorial Atlantic sea surface temperature (SST) variability may be influencing tropical Indian Ocean climate (Kucharski 2009, Wang 2009). Due to the economic and social impact of tropical cyclones, it is important to investigate how an Atlantic-Indian Ocean connection may be affecting tropical cyclone behavior in the southern Indian Ocean. In this study, the International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrAC) tropical cyclone database is used to derive metrics of tropical cyclone behavior, which are then compared with indices of tropical Atlantic SST variability representing Atlantic Niño, and Benguela Niño events. Changes in tropical Atlantic SSTs are found to coincide with significant differences in tropical cyclone activity for portions of the southern Indian Ocean. In addition, for these same regions, tropical Atlantic SST variability is associated with changes in large-scale atmospheric conditions, including steering flow, low level vorticity, and humidity, typically associated with tropical cyclogenesis, and tropical cyclone track. The changes in steering flow related to both indices of Atlantic SST anomaly are reproduced by an atmospheric model. The changes in steering flow are also found to be linked to changes in TC translational velocity, and TC tracking. These findings indicate a possible link between tropical Atlantic conditions and cyclone activity in the Indian Ocean mediated through a teleconnection between tropical Atlantic SSTs and large scale atmospheric conditions over the southern Indian Ocean. The teleconnection related to the Benguela Niño region of SST variability was found to consist of a Rossby wave initiated off the coast of South America, and propagating into the Indian Ocean, thereby influencing several atmospheric variables, including steering flow. The teleconnection related to the Atlantic Niño region of SST variability was not well defined, although there was some evidence of a Walker circulation anomaly extending from the equatorial Atlantic over the continent of Africa, and influencing SIO steering flow. / Graduation date: 2012