On présente ici l'étude de la résolution de problèmes généralisés de valeurs propres issues de l'analyse de modèles macroéconomiques.

Les Modèles de Chimie-Transport (CTM) simulent aujourd'hui de façon assez réaliste les concentrations des espèces responsables de la pollution photochimique estivale. Cependant, la complexité des phénomènes mis en jeu et la variabilité spatiale et temporelle des émissions de polluants sont telles que, quel que soit le modèle utilisé, il est impossible de reproduire parfaitement ces concentrations. Lorsqu'un paramètre interne ou d'entrée du modèle est mal décrit une erreur importante peut etre observée certains jours. Le modèle CHIMERE est un CTM couvrant la majeur partie de l'Europe avec une résolution d'une cinquantaine de kilomètres. Il offre la possibilité de zoomer et de simuler de façon plus détaillée les concentrations des polluants sur des régions clefs, telles que l'Ile-de-France et la région de Berre et de Marseille.<br /><br />Les simulations de ce modèle ont été compaés avec des observations de surface et des données aéroportées de la campagne d'Etude et Simulation de la QUalité de l'Air en Ile-de-France (ESQUIF) à l'échelle européenne et régionale. Cette comparaison a permis ainsi de quantifier l'erreur globale commise sur les concentrations d'ozone et de son précurseur, le dioxyde d'azote. Différentes méthodes (Interpolation Statistique, Krigeage) ont été testées et adaptées au cas de la pollution dans le but de corriger cette erreur. Elles ont été comparées et validées de manière objective. Il a été montré que la combinaison des observations de surface et des simulations du modèle permet d'obtenir efficacement des cartes tridimensionnelles (i.e. des analyses) de concentration des deux polluants, plus réalistes que les simulations brutes.<br /><br />Les expériences menées depuis trois ans dans le cadre du projet PIONEER (Prévisibilité et Incertitude de l'Ozone à l'échelle Européenne et Régionale) montrent que l'erreur de prévision peut éventuellement se propager d'une région vers une autre. Les analyses des concentrations d'ozone, produites à l'échelle européenne ont été également utilisées pour réinitialiser le modèle de prévision. L'objectif était alors de savoir s'il est possible d'améliorer aussi les prévisions à court termes en utilisant de meilleurs états initiaux que les prévisions de la veille.

L'objectif principal de ce travail est de mettre à la disposition des pouvoirs publics un outil de prévision des glissements de terrains naturels, pour leur permettre de prendre les décisions qui s'imposent au bon moment. Vu les incertitudes qui pèsent sur l'analyse a priori des phénomènes d'instabilité et l'imprécision de la cinématique des mouvements, il est nécessaire de pouvoir déterminer, chaque fois qu'il y a risque de mptme d'un ouvrage ou d'un site naturel, une frontière critique dans l'espace des paramètres définissant l'équilibre des masses potentiellement instables. Parmi les paramètres liés directement au comportement de l'ouvrage, seuls les déplacements sont directement mesurables. Dans cet esprit, les métbodes de surveillance portent essentiellement sur la mesure des déplacements, en surface (topographie) et en profondeur (inclinométrie ). La méthode présentée dans cette étude est basée essentiellement sur les mesures inclinométriques effectuées sur site instable et les résultats des essais de cisaillement triaxial réalisés sur des échantillons de sol prélevés sur ce site. Cette méthode a donc été appliqnée à deux sites instables (PONSONNAS et AVIGNONET) dans la région du Trièves (Isère). Au cours de cette étude, nous avons mis au point un outil informatique pour l'analyse de stabilité des pentes et l'étude d'écoulement souterrain en régime permanent par la méthode des éléments finis.

Cette thèse s'articule autour de trois essais consacrés à l'analyse de la surliquidité bancaire dans les pays de la CEMAC. Le premier essai a cherché à identifier les déterminants de la surliquidité des pays membres de la CEMAC sur la période de 1985 à 2002. L'estimation GMM utilisé a permis de montrer que la surliquidité en Afrique Centrale dérive à la fois du comportement de précaution des banques commerciales et des facteurs exogènes. La grande prudence des banques peut s'expliquer par l'expérience de la crise financière des années 1980, la restructuration du système bancaire, l'instabilité des dépôts et un contexte économique très risqué. L'embellie du cours du pétrole alimente les réserves excédentaires due à la faible capacité d'absorption des pays de la zone. Dans le deuxième essai, il a été question d'identifier les canaux de transmission les plus opérationnels en Afrique Centrale. La modélisation VAR a permis de montrer que le taux d'intérêt est le canal le plus faible. C'est précisément la carence d'un marché financier qui ne permet pas d'assurer le rôle de recyclage de la liquidité bancaire et de la transmission de la politique monétaire. Dans le troisième essai, a été élaboré un modèle de prévision d'inflation dans un des pays membres de la CEMAC à savoir le Tchad. Les modèles BVAR se sont révélés en Afrique Centrale être plus efficaces que les outils traditionnels (AR, ARIMA, VAR). L'analyse de sensibilité entreprise par l'approche bayesienne indique que la surliquidité exercerait des tensions inflationnistes dans la zone.

Les régions méditerranéennes sont soumises au risque de crue-éclair à l'automne. Le premier volet de cette thèse a permis d'évaluer l'apport du système couplé ISBA-TOPMODEL pour la simulation de ce type de crues sur trois bassins versants cévenols. Le potentiel des prévisions déterministes à fine échelle (telles que celles fournies par le modèle AROME) pour la prévision des débits est examiné dans le deuxième volet de la thèse. On montre que les erreurs de localisation de la prévision de pluie se propagent dans le modèle hydrologique en s'amplifiant. Finalement, pour quantifier ces incertitudes, une méthode de perturbation des pluies prévues par AROME est développée et utilisée pour générer des ensembles de débits prévus. La prévision d'ensemble des débits s'est montrée meilleure qu'une prévision de débits partant de la prévision déterministe de pluie.

L'énergie éolienne est aujourd'hui la source d'énergie renouvelable en plus forte expansion. Le caractère variable et partiellement contrôlable de sa production complexifie la gestion du système électrique. L'utilisation dans divers processus de décision, de prédictions du niveau de production à des horizons de 2-3 jours, permet une meilleure intégration de cette ressource. Certaines situations donnent néanmoins lieu à des performances de prédiction insatisfaisantes. Des erreurs dans la prédiction de l'instant d'apparition de variations brusques et importantes de la production, peuvent être responsables d'importants déséquilibres énergétiques, et avoir un impact négatif sur la gestion du système électrique. L'objectif de cette thèse est de proposer des approches permettant d'une part de caractériser ces variations, et d'autre part de prédire et d'estimer l'incertitude dans l'instant de leur apparition. Dans un premier temps, nous étudions différentes formes de caractérisation de ces variations. Nous proposons un modèle de rupture permettant de représenter le caractère aléatoire dans la proximité des ruptures d'un signal, tout en tenant compte des aspects borné et non-stationnaire du processus de production. A partir de simulations issues de ce modèle, nous réalisons une étude paramétrique destinée à évaluer et comparer les performances de différents filtres et approches multi-échelles de détection. Dans un deuxième temps, nous proposons une approche de prédiction probabiliste de l'instant d'apparition d'une rupture, reposant sur l'utilisation de prévisions météorologiques ensemblistes. Leur conversion en puissance fournit différents scénarii de la production, à partir desquels sont agrégées les prédictions de l'instant d'apparition d'une rupture. L'incertitude associée est représentée à l'aide d'intervalles de confiance temporels et de probabilités estimées conditionnellement. Nous évaluons la fiabilité et la finesse de ces estimations sur la base de mesures de production provenant de différentes fermes éoliennes.

Toute la réflexion contenue dans ces pages porte sur un seul postulat: peut-on prédire l'avenir? À partir de ce questionnement, se dessine la nécessité d'élaborer une ontologie du temps qui prend son assise non seulement dans la métaphysique, mais aussi dans la physique et la littérature. Cette dernière vient agir comme balise, puisque l'imaginaire se met au service d'une réflexion sur la structure même du temps à travers la représentation esthétique qu'une oeuvre d'anticipation en particulier traite comme objet du discours -soit Le Cycle de Dune de Frank Herbert. Puisque l'anticipation, en tant que sous-genre de la science-fiction, emprunte certaines de ces conceptions à la science exacte, cette balise esthétique particulière permet ainsi à cette ontologie du temps de référer directement à la science. L'oeuvre d'Herbert, parce qu'elle met en scène des protagonistes dotés de pouvoirs temporels, comme la prescience et la mémoire génétique, ouvre de facto la porte à une ontologie du temps qui s'articule selon quatre axes méthodologiques -chacun de ces chapitres renvoyant directement sa réflexion physique, métaphysique et littéraire à l'imaginaire dépeint dans la fiction du Cycle de Dune. Primo, une ontologie du futur, qui est rendue possible par une analyse de la prescience, cette capacité à voir le temps de manière omnisciente -laquelle omniscience permet d'élaborer un modèle physique du temps, ou plutôt de l'espace-temps, puisqu'il est démontré que temps et espace sont indissociables. Secundo, une ontologie de la mémoire et sa relation avec le passé et l'historicité, grâce à l'étude de la mémoire génétique qui révèle l'immortalité de cette mémoire, laquelle demeure néanmoins subjective et sujette, dans sa fonction de témoignage, au parjure. Tertio, une ontologie du présent, nuancée par une distinction entre le présent physique et le présent phénoménologique, ce dernier créant des conséquences particulièrement néfastes pour les protagonistes d'Herbert, soit une perte de repère temporel, un risque de possession et l'ennui causé par un futur décidé qui fixe le présent du prophète en un déterminisme figé. Quarto, un examen de la forme temporelle du Cycle de Dune, où les exergues adoptent une temporalité indépendante du reste de la narration qui rend cette dernière assimilable à un simulacre de récit, au point où, de façon surprenante, il devient possible d'affirmer que les exergues seraient le véritable présent diégétique, et la narration, une reconstruction du passé faussée par des preuves documentaires erronées et un éloignement temporel cinq fois millénariste. Finalement, il semble que l'avenir peut être prédit dans le modèle d'espace-temps ontologique proposé, mais qu'une telle prédiction est une arme à deux tranchants, une chose peu souhaitable parce que contraignant le prophète à déterminer, de façon figée, lequel des futurs possibles deviendra l'à venir du présent -comme les protagonistes d'Herbert le font dans le Cycle de Dune, afin d'assurer la survie de l'humanité par une corruption volontaire de la mémoire collective. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Ontologie de l'espace-temps, Le Cycle de Dune de Frank Herbert, Science-fiction, Science et littérature, Prédiction du futur, Histoire et mémoire collective, Phénoménologie du présent, Exergues et simulacre de récit.

Les modèles climatiques à résolution variable, dont les modèles à grille étirée, permettent l'utilisation d'une fine résolution sur les zones d'intérêts, résolution hors d'atteinte pour les modèles mondieux. L'approche à résolution variable possède aussi l'avantage d'une grande efficacité concernant l'utilisation des ressources de calcul. L'absence dans de tels modèles de conditions aux frontières latérales représente aussi un atout pour la simulation du climat à l'échelle mondiale mais aussi régionale. Cette étude à pour objectif d'évaluer la simulation du climat nord-américain à l'aide de la configuration à résolution variable du Global Multiscale model (SGM-GEM) afin d'évaluer les bénéfices respectifs de localiser la zone de haute résolution localement, au-dessus de l'Amérique du Nord, ou au-dessus du Pacifique équatorial, région de forçage important pour la variabilité du climat nord-américain. De plus, nous avons étudié les bénéfices potentiels de l'approche à résolution variable avec une emphase sur les téléconnections entre les anomalies de la température de surface de la mer et le climat nord-américain. Nous avons évalué des ensembles de simulations de prédiction saisonnière des mois hivernaux d'années ENSO sélectionnées. Les ensembles comprennent 10 membres pour chacune des configurations du SGM-GEM présentées précédemment. En comparaison avec la version de GEM à grille uniforme (simulation de référence), il a été démontré que les simulations utilisant l'approche à résolution variable, pour chacune des configurations, reproduisent généralement mieux les observations au-dessus de leurs zones à haute résolution, malgré une détérioration de certaines variables. De plus, certaines erreurs systématiques observées dans la simulation de référence demeurent présentes dans les simulations du SGM-GEM. La localisation de la zone de haute résolution au-dessus d'une zone de forçage important (Pacifique équatorial) ne semble pas provoquer une amélioration nette du climat au-dessus de la région d'intérêt (Amérique du Nord) pour les simulations climatiques multi-annuelles. Chacune des configurations du SGM-GEM testée simule des téléconnections réalistes associées au mode dominant de la variabilité interannuelle des anomalies de la SST du Pacifique équatorial. Les simulations SGM-GEM avec la zone de haute résolution au-dessus du continent nord-américain reproduisent avec plus de précision les anomalies de la température près de la surface et obtiennent de meilleures résultats d'analyse (skill scores) pour l'ensemble du continent. Par contre, aucune configuration ne semble indiquer une amélioration claire de la simulation du géopotentiel à 500hPa au-dessus du continent. Les erreurs dans la prévision du rapport signal-bruit est le résultat des non-linéarités des réponses aux deux composites ENSO et interprétées comme le résultat des incohérences des réactions du modèle atmosphérique aux différentes anomalies de la température de surface de la mer. Les résultats de cette étude ne peuvent démontrer que, dans un contexte de prédiction saisonnière, l'approche à résolution variable représente un avantage en comparaison à l'approche à résolution uniforme. L'amélioration de la prédiction des champs de surface produite par les simulations SGM-GEM semble être reliée à une représentation plus précise du bilan radiatif de surface et à d'autres processus de surface directement liés au schéma de surface utilisé. ______________________________________________________________________________

Les aciers inoxydables austénoferritiques sont couramment utilisés dans l'industrie (nucléaire en particulier) pour leurs bonnes propriétés, notamment mécaniques. Cependant ces aciers sont susceptibles de "vieillir" en cours d'utilisation à des températures élevées. Comme ces propriétés (résilience, ténacité) sont souvent très dispersées et se dégradent lors du vieillissement, on cherche à les prévoir avec la plus grande précision possible. Pour ce faire on propose d'expliquer une partie de la dispersion observée sur la résilience par des paramètres mesurables, liés à la morphologie biphasée et bipercolée particulièrement complexe de ces aciers. Cette morphologie est d'abord caractérisée à partir de l'observation d'images en 2D et de la reconstitution d'une image en 3D. Parallèlement on précise la genèse de cette microstructure. Au vu des observations et analyses précédentes, les outils classiques de la morphologie mathématique peuvent être utilisés pour quantifier par analyse d'image cette structure et proposer des variables pertinentes. En utilisant un modèle paramétrique pour décrire le comportement de la résilience , on montre l'influence d'un paramètre morphologique -la finesse de la microstructure- sur cette dernière. Dans le cas des produits très vieillis -le plus important en pratique-, le manque de données disponibles ne permet pas de proposer un modèle de résilience qui tienne compte de cette variable morphologique. Un modèle mathématique de la structure 3D du matériau est enfin proposé: une chaîne de Markov homogène de processus spatiaux 3D dont l'évolution dans le temps mime la solidification. La morphologie de la microstructure est ainsi résumée à 8 paramètres. Ce modèle est susceptible d'être couplé avec un modèle de résilience pour élargir ses possibilités de prévision. Il pourrait également être utilisé pour servir de base à des modélisations ultérieures de l'endommagement et de la rupture de matériaux biphasés.

En période hivernale, la présence de verglas ou de neige sur les chaussées peut avoir de graves conséquences sur le trafic routier. Dans le but de servir d'outil d'aide à la décision pour les services d'exploitation routiers, un modèle permettant de simuler le comportement d'une couche de neige se déposant sur une chaussée a été développé. Le modèle résulte du couplage des modèles ISBA et CROCUS, respectivement modèles de sol et de neige de Météo-France et préalablement adaptés à la problématique de la route. Le modèle a été validé à partir d'épisodes de chute de neige sur chaussées observés au cours d'une campagne expérimentale antérieure à ce travail (au cours des hivers 1997/98, 1998/99 et 1999/2000), menée sur le site expérimental de Météo-France au Col de Porte (1320m, Isère). La validation a été effectuée d'abord avec les données météorologiques mesurées, puis dans un contexte de prévision à partir du forçage du modèle SAFRAN. Les prévisions sur le site expérimental se sont révélées satisfaisantes, ainsi le modèle a été spatialisé à l'échelle de la France avec un résolution horizontale de 8km. L'hiver 2004/2005, comportant de nombreux épisodes de chutes de neige sur chaussées, a été simulé. La validation a été effectuée à partir de données issues de stations météoroutières de diverses autoroutes et de mesures des stations de Météo-France.