The interconnections between groundwater and river systems remain poorly understood in many catchments throughout the world, and yet they are fundamental to effectively managing water resources. Groundwater extraction from aquifers that are connected to river systems will reduce river flows, and this has implications for riverine ecosystem health, water security, aesthetic and cultural values, as well as water allocation and water management policies more generally. The decline in river flows as a consequence of groundwater extractions has the potential to threaten river basin industries and communities reliant on water resources. ¶ In this thesis the connectivity between groundwater and river systems and the impact that groundwater extractions have on river flows were studied in one of Australia’s most developed irrigation areas, the Namoi River catchment in New South Wales. ¶ Gauged river reaches in the Namoi River catchment were characterised according to three levels of information: 1) presence of hydraulic connection between aquifer-river systems; 2) dominant direction of aquifer-river flux; and 3) the potential for groundwater extraction to impact on river flows. The methods used to characterise the river reaches included the following analyses: 1) a comparison of groundwater and river channel base elevations using a GIS/Database; 2) stream hydrographs and the application of a baseflow separation filter; 3) flow duration curves and the percentage of time a river flows; 4) vertical aquifer connectivity from nested piezometer sites; and 5) paired stream and groundwater hydrographs. ¶ The theoretical responses for gaining, losing and variably gaining-losing river reaches were conceptualised along with the processes that operate in these systems. Subsequently, a map was prepared for the Namoi River catchment river reaches indicating aquifer-river connectivity and dominant direction of flux. Large areas of the Upper Namoi River catchment were found to have connected aquifer-river systems, with groundwater extraction bores located in close proximity to the rivers. Accordingly, the potential for groundwater extraction to impact on river flows in these areas was considered significant. The Lower Namoi was assessed as having mostly disconnected aquifer-river systems. ¶ In order to investigate the impacts of groundwater extraction on river flows in connected aquifer-river systems, a simple integrated aquifer-river model entitled IHACRES_GW was developed for use at the catchment scale. The IHACRES_GW model includes a dynamic, spatially-lumped rainfall-runoff model, IHACRES, combined with a simple groundwater bucket model that maintains a continuous water balance account of groundwater storage volumes for the upstream catchment area relative to the base of the stream, assumed to be the stream gauging station. The IHACRES_GW model was developed primarily: 1) to improve upon existing water allocation models by incorporating aquifer-river interactions; 2) to quantify the impacts of groundwater extraction on river flows within unregulated, connected aquifer-river systems; 3) to inform water policy on groundwater extraction; and 4) to be able to utilise the model in future integrated assessment of water allocations options at the catchment scale. ¶ The IHACRES_GW model was applied within the Cox’s Creek subcatchment in order to test its validity. The model was used to simulate a range of extraction scenarios which enabled the impacts of groundwater extractions on river flows to be assessed. In particular, the historical impacts of groundwater extraction on the timing, magnitude and frequency of baseflow events were quantified over a 15-year (1988-2003) simulation period. The IHACRES_GW model was also used to evaluate the implications of water sharing plans for the Cox’s Creek subcatchment. ¶ A spatially-lumped modelling approach in the management of water resources has a number of limitations, including those arising from the lack of spatial considerations. However, it offers a number of advantages including facilitating a better understanding of large-scale water management issues, assessing the impacts of water allocation and groundwater extraction on river flows at the catchment scale, and informing water sharing plans. In particular, this type of modelling approach lends itself to integrated assessments of water allocation options in which hydrological, ecological and socioeconomic data sets are combined, and where data is commonly aggregated to a larger scale of interest in response to the requirements of policy makers. The research findings from this thesis provide some insights into how to better manage the impacts of groundwater extraction in connected aquifer-river systems.

This thesis involves construction of input-output models measuring the economic impact of a farming innovation organisation (The Birchip Cropping Group) on the Victorian regional economy of Buloke Shire. The input-output modeling undertaken is of two forms; the first being a simple naïve top-down model, and the second a more sophisticated hybrid model. The naïve top-down model is based on input-output coefficients drawn from the Australian national input-output tables, and is regarded as naïve because these input-output coefficients are not adjusted to take account of local economic factors. The hybrid model uses the same national input-output coefficients as a base, and then modifies these coefficients to better reflect industrial conditions in the Shire using a location quotients-adjustment technique, as well as using original survey data collected from entities operating in Buloke Shire. One of the aims of the thesis is to determine whether the simpler naïve top-down approach produces results consistent with the theoretically more accurate hybrid methodology, and thus whether the naïve top-down approach represents a reliable method of conducting regional economic impact analysis. That is, can such studies be undertaken accurately using a naïve top down approach, or is it necessary to adopt the more resource intensive methodology of a hybrid model. The results of the analysis suggest construction of a hybrid model is advisable, as generally the naïve top-down approach produces over-estimates of the economic effects of the Birchip Cropping Group. That is, it appears the economic impact multipliers estimated with the naïve top-down model are too large, suggesting the time and effort involved in constructing the hybrid model was worthwhile. Using the hybrid model, the conclusion is that the Birchip Cropping Group has a significant affect on the regional economy of Buloke Shire, with the economic impact being estimated at close to $600,000 in additional output, $61,000 in additional income, and 3.5 additional jobs per year.

L'ajustement des differentes mesures electrofaibles dans le cadre du Modele Standard privilegie un boson de Higgs de faible masse egale a mH = 90 +36 -27 GeV, proche de la limite d'exclusion obtenue au LEP. La d´ecouverte du boson de Higgs a faible masse au LHC est difficile et nécessite la combinaison de plusieurs canaux. La production associ´ee du boson de Higgs avec une paire de quarks top, le boson de Higgs se désintegrant en une paire de quarks b (dominants pour mH <135 GeV), est l'une des signatures considérées. Ce canal permet d'accéder au couplage du Yukawa du top et du quark beau. Le potentiel de découverte du boson de Higgs dans ce canal est étudié avec l'expérience ATLAS. Plusieurs ingrédients sont cruciaux pour cette analyse: la reconstruction du systeme top anti-top avec une grande pureté, un excellent étiquetage des jets b et la connaissance du bruit de fond t ¯t+jets. Le d´etecteur a pixels est le sous-détecteur le plus important d'ATLAS pour l'étiquetage des jets b. En automne 2008, le d´etecteur ATLAS a été mis en service et étudie avec des muons cosmiques. La détermination des canaux morts, des constantes de calibrations et la prise en compte des données de contrôle du d´etecteur a pixels sont d´etaillées pour cette periode. Une ´etude pour d´eterminer puis masquer les pixels bruyants est ´egalement présentée. Finalement, l'efficacité de détection des pixels a été mesurée avec les muons cosmiques.

Le collisionneur LHC du CERN permettra de sonder la matière à des énergies inédites en laboratoire. Le Modèle Standard et ses extensions potentielles seront testés à l'échelle d'énergie du TeV. L'expérience ATLAS est pour cela installée à l'un des quatre points d'interaction du LHC.<br /><br />Le quark top y sera produit en grande quantité. Des résultats compétitifs sur ses mécanismes de production et de décroissance seront rapidement obtenus. Contrairement aux autres quarks, celui-ci ne s'hadronise pas : les effets de spin sont observables. Il se désintègre en un boson W et un quark beau, qui sont polarisés par la violation de la symétrie de parité de l'interaction faible.<br /><br />Cette thèse présente l'étude prospective de la polarisation des bosons W produits dans la décroissance, en un lepton chargé et un ensemble de jets, des paires de quarks top. Cette mesure est réalisée par la prédiction de la distribution angulaire expérimentale du lepton chargé, pour chaque état d'hélicité du boson W. Elle permet de contraindre le vertex d'interaction entre le quark top, le boson W et le quark beau. La sensibilité de l'expérience ATLAS aux différents couplages anormaux du vertex d'interaction est estimée dans une approche générique.<br /><br />La validation des résultats d'ATLAS nécessitera une bonne connaissance des détecteurs. Son calorimètre électromagnétique est notamment caractérisé par étalonnage électronique. Cette thèse présente l'étude de deux effets parasites, la gigue et la diaphonie, conduite sur le calorimètre électromagnétique d'ATLAS lors de son installation finale. L'intérêt des analyses de diaphonie pour la caractérisation des voies défectueuses du calorimètre est également dégagé.

Le quark top, dont la masse est de l'ordre de grandeur de l'échelle de brisure de la symétrie électrofaible, est de loin la particule élémentaire la plus lourde connue à ce jour. Cette propriété laisse penser qu'une éventuelle physique au-delà du modèle standard devrait se manifester d'abord dans le secteur du top. Le Tevatron est, actuellement, le seul accélérateur pouvant produire le quark top. Parmi tous les processus de production du top dans le modèle standard, ceux de production de paire top-antitop par interaction forte, observés pour la première fois en 1995, ont les sections efficaces les plus importantes. Les processus de production par interaction faible (encore appelés single top), plus difficile à mettre en évidence car de sections efficaces plus faibles et avec un rapport signal/bruit moins favorable, n'ont jamais été observés. Leur intérêt théorique est considérable puisqu'ils permettront de tester la théorie électrofaible dans le secteur où elle est le moins bien connue. Ces processus ont été recherchés dans cette thèse en étudiant les collisions proton-antiproton à sqrt(s)=1.96 TeV produites par le Tevatron, et enregistrées grâce au détecteur D0. L'étude expérimentale du quark top dépend de manière cruciale de la qualité des données recueillies dans le calorimètre. Ce dernier présentait, au début du Run II, des problèmes de bruit assez importants. Après avoir identifié l'origine du bruit, des traitements au niveau de la reconstruction hors-ligne ont été mis en œuvre et leurs effets étudiés. Il a ainsi été possible de réduire de manière importante l'impact du bruit sur la reconstruction des objets physiques sans dégradation notable de signal. Dans le cadre du modèle standard, le top se désintègre en Wb avec un rapport d'embranchement proche de 100%. La désintégration du W en électron + neutrino a été utilisé pour identifier le W issu de la désintégration du top. Les principaux bruits de fond au signal du single top (W+jets et QCD) contiennent essentiellement des jets de quarks légers dans l'état final. Deux algorithmes d'étiquetage des jets de quark b ont donc été utilisés pour augmenter le rapport signal/bruit. Aucun signal n'a été mis en évidence. Les limites observées (attendues) à 95% de niveau de confiance sur les sections efficaces de production sont de 14.3 (11.3) pb pour la voie s, 27.7 (21.5) pb pour la voie t et 28 (19.8) pb pour la somme des deux voies.

Les saveurs lourdes interviennent dans de nombreux canaux de physique cruciaux pour l'étude du modèle standard: désintégration du Higgs en paire de quarks b, identification du quark top pour ne citer qu'eux. L'identification des électrons et des muons dans les jets est l'un des outils utilisés pour l'étiquetage des saveurs lourdes. Dans D0, au Run 1, en l'absence de champ magnétique dans la cavité centrale, seul l'étiquetage par les muons était possible. Au Run 2, avec l'installation d'un aimant supraconducteur, il devenait envisageable de procéder également à un étiquetage par les électrons dans les jets. <br> J'ai conçu l'algorithme de la route dans ce but. Il tire parti des capacités du nouveau détecteur de traces, et exploite les qualités du calorimètre de D0. Ses performances sont étudiées en détail, aussi bien avec des événements simulés que dans les données enregistrées par le détecteur. En particulier, l'efficacité d'identification et le taux de mauvaise identification sont mesurés à l'aide de signaux de physique, et les capacités de la méthode en matière d'identification de quark b sont démontrées. <br> La "redécouverte" du quark top offre un cadre d'application particulièrement intéressant pour l'étiquetage des saveurs lourdes à l'aide des leptons dans les jets. En effet, les leptons issus des désintégrations semi-leptoniques des quarks beaux y sont particulièrement durs et centraux. L'analyse est menée dans les canaux electron plus jet et muon plus jet et l'étiquetage des saveurs lourdes par les muons a été effectué dans le cadre de la première mesure de la section efficace de production du quark top au Run 2. Après une optimisation spécifique, la bonne efficacité de la méthode de la route est confirmée. Plusieurs possibilités d'amélioration sont évoquées, l'une des plus prometteuses étant l'extension de l'algorithme aux détecteurs de pied de gerbe.

Le document discute la problematique de la propagation d'incertitudes mutliples dans l'analyse bayesienne d'une combinaison de processus de Poisson. Une méthode originale d'échantillonnage partiel de la densité a posteriori par chaine de Makov est présenté puis appliquée à la recherche de quarks tops célibataire au LHC. Une dernière partie utilise la même méthode pour sonder la sensibilité furure d'ATLAS à certains paramètres de nouvelle physique.

Le but de la thèse est de mesurer la section efficace de production de quarks top-antitop dans le canal lepton + jets dans l'expérience ATLAS au Grand collisionneur de hadrons (LHC). L'analyse utilise les données des collisions proton-proton à 7 TeV collectées en 2010 avec une luminosité intégrée de 33,7 pb-1. La sélection des événements est basée sur la signature de la topologie top-antitop avec 1 électron ou muon, une grande énergie transverse manquante et au moins 4 jets. Le fond QCD multijets est mesuré avec les données elles-mêmes par une "Méthode Matricielle". Trois méthodes sont utilisées pour mesurer le fond W+jets, la méthode d'asymétrie de charge, la méthode de Berends-Giele et une méthode combinant les deux précédentes. Les autres bruits de fond sont estimés à partir MC. Le nombre d'événements de signal top-antitop est obtenu en ajustant la distribution du nombre de jets étiquetés b, en mesurant simultanément l'efficacité d'étiquetage des quarks b. La section efficace top-antitop est mesurée à 148,1±34,9 pb. Elle est compatible avec la prédiction du Modèle Standard à l'ordre NNLO calculée par le logiciel Hathor. Elle est également en accord avec les mesures par d'autres méthodes. Avec plus de données sur les collisions en 2011, on peut s'attendre à une mesure plus précise de la section efficace top-antitop.

L'International Linear Collider (ILC) est un projet de futur collisionneur électron positron opérant à une énergie nominale dans le centre de masse de 500 GeV. Il fera des mesures de précision, par exemple d'un boson de Higgs léger qui pourrait être bientôt découvert au Large Hadron Collider. Les détecteurs de l'ILC prévus à cet effet seront composés de calorimètres à haute granularité.Cette thèse présente l'étude de la réponse d'un calorimètre électromagnétique silicium tungstène hautement granulaire (ECAL SiW) ainsi que l'étude de la production du quark top à l'ILC.Le prototype d'un ECAL SiW développé par la collaboration CALICE a été testé sous faisceaux de particules chargées au FNAL en Mai et Juillet 2008. Après avoir sélectionné des pions chargés négativement et entrant dans le ECAL, sa haute granularité est mise à profit pour introduire une classification en quatre types d'événements, afin de décrire des interactions hadroniques.Des modèles de dimensions supplémentaires expliquent l'anomalie AFBb du LEP par une modification des couplages des quarks de troisième génération au boson Z. Ces effets motivent l'étude de la désintégration semileptonique des paires de quarks top, effectuée ici au moyen d'une simulation complète du détecteur ILD proposé pour l'ILC à une énergie dans le centre de masse de 500GeV pour une luminosité intégrée L = 500 fb-1. Les performances de ce détecteur permettent d'atteindre des efficacités de sélection de plus de 70% avec une pureté meilleure que 95%. Cela se traduit par une précision relative d'environ 1% sur l'asymétrie gauche-droite de la production du quark top ALR ainsi que sur l'asymétrie avant-arrière du quark top AFBt dans le cas où les électrons sont polarisés à 80% et pas les positrons. Les incertitudes relatives sur les couplages gauche et droit du quark top au boson Z peuvent aller jusqu'à 0.9% et 1.5%.

Dans un contexte de réchauffement climatique, la fonction " puits " de carbone (C) des tourbières est susceptible de changer en fonction " source " libérant ainsi de grandes quantités de C dans l'atmosphère sous l'effet d'une dégradation accrue de la matière organique (MO). Ainsi cette thèse se sont attachés à étudier la dynamique de dégradation de la MO labile (MOL) et récalcitrante (MOR) en fonction de 3 facteurs contrôlant (le niveau relatif de la nappe, un réchauffement simulé in situ et des variations saisonnières) dans la tourbière ombrotrophe du Forbonnet (25, Jura). Basés sur des analyses biogéochimiques et moléculaires de (i) la tourbe (50cm d'épaisseur), (ii) la fraction organique extractible à l'eau (WEOM) et (iii) les eaux piézométriques, les résultats acquis montrent une dégradation accrue de la MOL (e.g. polysaccharides et produits de son hydrolyse tels que le fructose,le glucose et le saccharose) et de la MOR sous l'effet d'une diminution du niveau de la nappe. Les conditions hydrologiques affectent également les processus de dégradation (sénescence et un éventuel priming effect) et d'humification de la MO pouvant conditionner le piégeage potentiel de laMOL. Après 13 mois d'incubation, l'effet du réchauffement simulé se traduirait par une hausse de l'évapotranspiration dans la condition la plus humide, là où l'étude de la WEOM indique une moindre dégradation de la MOL en surface contrairement aux niveaux profonds. Enfin, les travaux portant sur la dynamique saisonnière du C des eaux piézométriques soulignent le besoin d'intégrer la notion d'interactions entre facteurs contrôlant le cycle du C dans les tourbières pour comprendre leur réponse aux changements climatiques.