Les modèles d'ascendance convective utilisés actuellement dans les paramétrisations de la convection ne prennent pas en compte explicitement le terme de pression non-hydrostatique, bien que son rôle fondamental soit documenté et expliqué depuis les années 70. Pour palier cette limitation, un modèle anélastique pronostique à deux colonnes d'une ascendance convective,prenant en compte explicitement le terme de pression non-hydrostatique, a été développé avec une géométrie 2D et 3D. Des fonctions de forme sont introduites pour réduire l'impact de la basse résolution horizontale. Trois paramètres doivent être prescrits : la hauteur et le rapport d'aspect de l'ascendance ainsi que la taille totale de la cellule convective. Le modèle est évalué en utilisant des profils de flottabilité idéalisés et constants, puis en s'appuyant sur une simulation LES de développement diurne de la convection profonde. Le comportement du modèle est en accord avec notre connaissance de la pression non hydrostatique à l'intérieur des nuages et de son rôle.L'ascendance simulée atteint rapidement un état stationnaire (5 min) en réponse au champ de flottabilité. Ainsi une version diagnostique a été développée, confirmant les résultats de la version pronostique. Sous le cœur de l'ascendance, un gradient de pression dirigé vers le bas est simulé permettant à l'ascendance de franchir la barrière d'inhibition convective. La future implémentation de ce modèle dans un schéma de convection, pour remplacer les formulations des modèles d'ascendance actuelles, devrait permettre d'augmenter la durée des évènements convectifs.

Les modèles d'ascendance convective utilisés actuellement dans les paramétrisations de la convection ne prennent pas en compte explicitement le terme de pression non-hydrostatique, bien que son rôle fondamental soit documenté et expliqué depuis les années 70. Pour palier cette limitation, un modèle anélastique pronostique à deux colonnes d'une ascendance convective,prenant en compte explicitement le terme de pression non-hydrostatique, a été développé avec une géométrie 2D et 3D. Des fonctions de forme sont introduites pour réduire l'impact de la basse résolution horizontale. Trois paramètres doivent être prescrits : la hauteur et le rapport d'aspect de l'ascendance ainsi que la taille totale de la cellule convective. Le modèle est évalué en utilisant des profils de flottabilité idéalisés et constants, puis en s'appuyant sur une simulation LES de développement diurne de la convection profonde. Le comportement du modèle est en accord avec notre connaissance de la pression non hydrostatique à l'intérieur des nuages et de son rôle.L'ascendance simulée atteint rapidement un état stationnaire (5 min) en réponse au champ de flottabilité. Ainsi une version diagnostique a été développée, confirmant les résultats de la version pronostique. Sous le cœur de l'ascendance, un gradient de pression dirigé vers le bas est simulé permettant à l'ascendance de franchir la barrière d'inhibition convective. La future implémentation de ce modèle dans un schéma de convection, pour remplacer les formulations des modèles d'ascendance actuelles, devrait permettre d'augmenter la durée des évènements convectifs. / A simple anelastic 2-columns pronostic model of convective updraft accounting explicitly for thenon-hydrostatic pressure term is developed with 2D and 3D geometries. Shape fonctions areintroduced to overcome the low horizontal resolution. Three parameters must be prescribed :updraft depth, aspect ratio and total cell size. The model is tested for constant idealized buoyancyprofiles and successfully evaluated against a LES simulation of daytime development of deepconvection. The model behaviour agrees with our understanding of the non-hydrostatic pressurewithin clouds. The simulated updraft quickly reaches a steady state (5 min) in response to thebuoyancy field. So a diagnostic version has also been developped, confirming results of thepronostic version. Below an updraft core, a downward pressure gradient is simulated allowing theupdraft to overcome a barrier of convective inhibition. The further implementation of this modelwithin a convection scheme to replace a drag formulation of the updraft model, is expected toincrease the duration of convective events.

Dans cette thèse, on s’intéresse à l’approximation numérique d’un modèle d’écoulement dispersif en eau peu profonde. Les applications visées par ce type de modélisation sont nombreuses (écoulement dans les océans, les rivières, etc) et cette thèse est motivée en particulier par les risques naturels et la production d’énergie renouvelable. Le modèle étudié a été dérivé par moyenne selon la verticale des équations d’Euler et prend en compte la pression non-hydrostatique. Il est alors nécessaire de résoudre un système de type incompressible; ce qui nous amène à résoudre une équation elliptique en pression. Nous proposons une méthode numérique pour résoudre le système dispersif avec topographie pour les modèles 1D et 2D. L’approche développée est basée sur un schéma de type prediction-correction, initialement introduit par Chorin-Temam pour les équations de Navier-Stokes. Nous définissons un cadre générique qui permet de concevoir un schéma valable en 1D et 2D et aussi de pouvoir augmenter l’ordre de précision. Ainsi, nous proposons une formulation variationnelle qui nous permet d’appliquer la méthode des éléments finis avec des choix d’espaces compatibles. Le travail effectué étant destiné à simuler des processus géophysiques réels, la méthode a été conçue pour pouvoir traiter les transitions de sol sec/mouillé et cette propriété a été confirmée par plusieurs tests numériques. Afin de valider la méthode, nous présentons la comparaison entre certaines solutions analytiques et leurs simulations numériques. / In this PhD thesis we are interested in the numerical approximation of a dispersive shallow water system, aimed at modeling the free surface flows (e.g. ocean and rivers) and motivated by applications for natural hazards and sustainable energy resources. This model is a depth-averaged Euler system and takes into account a non-hydrostatic pressure which brings crucial information for understanding the behavior of the flow, particularly when dispersion occur. We develop a numerical method for the one- and the two-dimensional dispersive shallow water system with a topography. The approach is based on a prediction-correction method initially introduced by Chorin-Temam, and we establish a global framework in order to easily increase the order of accuracy of the method. The prediction part leads to solving a shallow water system for which we use finite volume methods, while the correction part leads to solving a mixed problem in velocity and pressure. We propose a variational formulation of the mixed problem which allows us to apply a finite element method with compatible spaces. In this framework we establish compatible boundary conditions between the prediction part and the correction part. The method is performed for the one-dimensional model and for the two-dimensional problem on unstructured grids. In order to make the method practical for real geophysical cases, we have derived a scheme able to treat wet/dry interfaces and to this end we give many examples to test its performance. Moreover, we provide a comparison of simulated solutions with data from laboratory experiments.