L'oxydation des composés organiques émis dans l'atmosphère est progressive et conduit à la formation d'une multitude de composés organiques secondaires. Ces composés organiques secondaires (COS) peuvent être hydrosolubles et donc réagir dans la phase aqueuse atmosphérique. La communauté scientifique s'intéresse actuellement à l'impact environnemental de la réactivité de la matière organique atmosphérique en phase aqueuse. Des études récentes montrent par exemple que ces modifications pourraient entraîner une augmentation de la production d'aérosol organique secondaire (AOS). Pour explorer les effets de la réactivité aqueuse, une modélisation détaillée de la dissolution des COS et de leur oxydation aqueuse a été menée dans ce travail. Cette modélisation repose sur l'extension du générateur de schémas chimiques explicites GECKO-A (Generator of Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere).La fraction soluble des COS est peu connue. Il est donc nécessaire de la quantifier en fonction du contenu en eau liquide. GECKO-A permet de générer des schémas explicites d'oxydation en phase gazeuse. Pour intégrer la dissolution des composés organiques formés, leurs constantes de Henry ont été documentées. Le faible nombre de données disponibles (600) comparé au très grand nombre d'espèces secondaires formées (>103) demande d'estimer empiriquement la majorité des constantes de Henry. Nous avons eu recours à une méthode d'estimation de type structure-propriété développée au LISA, GROMHE (GROup contribution Method for Henry's law Estimates). Ceci a permis de décrire le transfert de masse de toutes les espèces solubles générées lors de l'oxydation de trois précurseurs d'intérêt atmosphérique : l'isoprène, l'octane et l'α-pinène. Pour un contenu en eau liquide typique d'un aérosol déliquescent, seule une très faible fraction des COS est dissoute. Cependant, nous avons montré qu'une proportion significative des COS est susceptible de se dissoudre dans une phase aqueuse nuageuse. La dissolution et la réactivité des COS issus de l'oxydation des composés à chaîne longue doivent donc être représentées dans les modèles. Pour décrire la réactivité aqueuse des composés organiques dissous, un module de réactivité aqueuse a été ajouté à GECKO-A. La génération des mécanismes d'oxydation aqueuse repose sur l'écriture d'un protocole d'oxydation systématique. En s'appuyant sur les connaissances disponibles, ce protocole définit les règles d'oxydation et d'estimation des constantes inconnues. Implémenté dans GECKO-A, il permet dorénavant d'écrire des schémas d'oxydation multiphasique explicites pour les composés organiques. Pour l'instant, les espèces précurseur sont limitées en longueur de chaîne carbonée à cause de la taille des schémas générés. Le traitement de l'octane et de l'α-pinène est par exemple impossible. Néanmoins, à partir du mécanisme généré pour l'isoprène, le modèle a été utilisé pour explorer l'impact de la réactivité aqueuse sous différentes conditions environnementales. La réactivité aqueuse modifie significativement la distribution du carbone entre les phases ainsi que la spéciation de la matière organique dans les deux phases. Nous avons en particulier montré une production importante de diacides carboxyliques, espèces régulièrement identifiées dans la phase particulaire lors de mesures de terrain. Le mécanisme généré permet pour la première fois d'identifier environ 360 voies de formation différentes pour l'acide oxalique / The atmospheric oxidation of organic compounds is progressive and leads to the formation of a myriad of secondary organic compounds. These secondary organic compounds (SOC) can be hydrosoluble and react in the atmospheric aqueous phase. The scientific community is currently interested in the environmental impact of the atmospheric organic matter aqueous phase reactivity. For example, recent studies show that these modifications could increase the secondary organic aerosol (SOA) production. In order to explore effects of the aqueous reactivity, this work consists of a detailed modeling study of the SOC dissolution and their aqueous oxidation. The modeling is based on the extension of the explicit chemical schemes generator GECKO-A (Generator of Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere).There is little known about the soluble fraction of SOC. It is thus needed to quantify it as a function of the liquid water content. GECKO-A enables the generation of explicit oxidation schemes for the gas phase. To integrate the dissolution of produced organic compounds, their Henry's law constants have been documented. The low number of available data (600) compared to the large number of formed secondary species (>103) requires the empirical estimate of the majority of Henry's law constants. We relied on an estimate method based on a structure-activity relationship developed at LISA, GROMHE (GROup contribution Method for Henry's law Estimates). This allowed us to describe the mass transfer of every soluble species generated during the oxidation of three precursors of atmospheric interest: isoprene, octane and α-pinene. For a liquid water content typical of a deliquescent aerosol, only a very small fraction of SOC is dissolved. However, we showed that a significant proportion of SOC could dissolve in a cloud aqueous phase. Dissolution and reactivity of SOC produced from the oxidation of long chain compounds need to be represented in models. In order to describe the aqueous reactivity of dissolved organic compounds, a aqueous reactivity module was added to GECKO-A. The generation of aqueous oxidation mechanisms is based on the writing of a systematic oxidation protocol. Supported by available knowledge, this protocol defines rules for oxidation and estimates of unknown constants. Implemented in GECKO-A, it now enables us to write multiphase explicit oxidation schemes for organic compounds. For now, precursor species are limit in the carbon skeleton length by the size of generated schemes. Treatment of octane and α-pinene is for example impossible. Nevertheless, from the mechanism generated for isoprene, the model has been used to explore the aqueous reactivity impact under different environmental conditions. Aqueous reactivity modifies significantly the carbon distribution between phases as well as the organic matter speciation in both phases. In particular, we showed an important production of carboxylic diacids, species that are regularly identified in the particulate phase during field measurements. For the first time, the generated mechanism allows the identification of approximately 360 different formation pathways for oxalic acid

Les étoiles de petite masse (naines M) forment la composante stellaire dominante de notre galaxie et contribuent à la majeure partie de la matière baryonique dans la galaxie. Notre compréhension de la galaxie repose donc sur la connaissance de cette composante peu lumineuse. Par ailleurs, un nombre grandissant d’exoplanètes sont découverte autour de naines M, y compris des super-terres. L’étude des naines M a ainsi des implications importantes sur la physique stellaire, permettant de comprendre les processus en jeu dans ces atmosphères froides. Ces astres restent cependant peu connus du fait de leur faible luminosité intrinsèque. La description de ces étoiles nécessite une validation empirique fort, notamment en ce qui concerne les effets de l’abondance chimique sur la physique des atmosphères froides.Le but de cette thèse est de déterminer les paramètres fondamentaux des naines M et de tester les modèles d’atmosphères d’étoiles froides.Dans la première partie nous comparons des spectres calibrés dans le visible et l’infrarouge des composantes de système triple LHS 1070 avec des spectres synthétiques. Cette étude permet d’améliorer notre compréhension de la formation de la poussière dans les atmosphères très froides. Ce travail est étendu à un échantillon de naines M et permet de déterminer l’échelle de température des naines M. La seconde partie présente l’analyse des spectres à haute résolution de 21 naines M de faible métallicité (sous naines). Nous analysons en détail les signature moléculaires et atomiques dans le spectre. La comparaison avec des spectres synthétiques permet de mesurer les paramètres stellaires des étoiles et de déterminer avec précision leur métallicité. Ce travail doit initier des recherches futures. En particulier nous voulons étendre cette étude dans le domaine proche-infrarouge pour s’assurer que les résultats obtenus sont cohérents du domaine optique jusqu’à l’infrarouge proche. / Very Low-Mass stars (M dwarfs) are an important source of information for probing the lowmass end of the main sequence, down to the hydrogen burning limit. They are the dominantstellar component of the Galaxy and make up the majority of baryonic matter in the Galaxy.Moreover, an increasing number of M dwarfs are now known to host exoplanets, includingsuper-Earth exoplanets. The determination of accurate fundamental parameters for M dwarfshas therefore relevant implications for both stellar and Galactic astronomy as well as planetology.Despite their large number in the Galaxy, M dwarfs remain elusive objects and themodelling of their photosphere has long remained a challenge (molecular opacities, dust cloudformation). The description of these stars therefore need a strong empirical basis, or validation.In particular, the effect of metallicity on the physics of cool atmospheres are still poorly known,even for early-type M-dwarfs.[...]

L'origine de l'atmosphère terrestre demeure énigmatique. De plus, de nombreux évènements tels que les contributions de matière extraterrestre, le dégazage de la Terre solide ou encore les fuites de l'atmosphère vers l'espace ont modifié la composition de l'atmosphère au cours du temps. Ces travaux de thèse visaient à analyser précisément la composition de l'atmosphère ancienne piégée dans des roches âgées de plusieurs milliards d'années afin de mieux contraindre son origine et son évolution. L'analyse des isotopes du xénon, un gaz rare, démontre qu'une fraction de l'atmosphère terrestre ne peut avoir été apportée par les météorites mais plutôt par des corps riches en eau et en éléments volatils tels que les comètes. De plus, la composition isotopique de l'atmosphère a évolué au cours du temps jusqu'à il y a deux milliards d'années environ. Cette évolution du fractionnement est peut-être concomitante à celle l'oxygénation progressive de l'atmosphère qui a permis le développement de la vie telle que nous la connaissons aujourd'hui. / The origin of the Earth's atmosphere remains poorly understood. Its elemental and isotopic compositions have been shaped by numerous events in the history of our planet, such as extraterrestrial contributions, mantle degassing, atmospheric escape etc. This study aimed to analyze the composition of atmospheric gases trapped in several billion years old samples in order to better understand the origin and evolution of the Earth's atmosphere. Isotope analyses of xenon, a noble gas, demonstrate that part of the atmosphere was not brought by meteorites but might have been delivered to the Earth's atmosphere by volatile-rich bodies such as comets. Furthermore, the isotopic composition of atmospheric Xe evolved over geological ages and can be linked to the progressive oxidation of the atmosphere that permitted the emergence and development of modern forms of life.

Le transit de Vénus devant le Soleil est un événement rare et l’occasion unique pourétudier la réfraction de la lumière du Soleil à travers l’atmosphère, afin de déterminer les propriétésatmosphériques de la planète et en particulier la structure thermique de la haute atmosphère.L'objectif de cette thèse a été la modélisation de cette réfraction lors du passage devant le Soleilqui a eu lieu les 5-6 juin 2012, modèle dont les résultats ont pu être comparés aux données de lamission Venus Express.La première partie est consacrée à l’analyse des images des satellites qui a permis lacréation de courbes de lumière en fonction de la latitude de l’auréole qui serviront de référencepour les modèles. L’étude de l’atmosphère a d’abord été réalisée par une approche isotherme(théorie de Baum et Code,1953). Le modèle a ensuite été affiné en simulant trois couchesisothermes concentriques établies grâce à l’analyse préalable des données SPICAV/SOIR deVenus Express. Pour finir, le dernier modèle développé pour l’étude de l’auréole est un modèlemulticouche concentrique à très haute résolution verticale. Ce modèle a permis d’obtenir un profilvertical de densité en fonction de la latitude, ainsi que l’altitude du tau = 1 (le long de la ligne devisée) induite par les aérosols. Ces données ont ensuite été ensuite utilisées pour générer descartes 2D de température en fonction de la latitude et de l’altitude, que nous comparons auxdonnées d’occultation solaire de la mission Venus Express. Cette étude a également permis dedéterminer de façon indépendante l’échelle de hauteur des aérosols et leur chromaticité dansl’atmosphère de Vénus.Dans un second temps, l’étude de la courbe du transit de 2004 a été menée conjointementavec le Dr. Andréa Chiavassa afin de mettre en évidence l’impact de la granulation stellaire sur lescourbes de transit exoplanétaires. / The transit of Venus across the Sun is a rare and unique opportunity to study therefraction of sunlight through the atmosphere, called the "aureola", and determine the atmosphericproperties of the planet and in particular the thermal structure of the upper atmosphere. Theobjective of this thesis was the modeling of this refraction effect at terminator during the passageacross the Sun which took place on June, 5-6 2012, and a comparison with data obtained in thesame region during the Venus Express mission.The first part is devoted to the analysis of data from an Earth-orbiting solar observatory thatallowed the creation of individual aureola light curves according to latitude, that were used as amodeling reference. The study of the refracting atmosphere was first carried out by an isothermalapproach (Baum and Code (1953) theory). The model was then refined by simulating threeconcentric layers based on prior analysis of Venus Express/SPICAV-SOIR vertical density profiledata obtained simultaneously on June 6, 2012. Finally, the complete model developed for thisstudy is a concentric layered model with sub-kilometer vertical resolution. This model has allowedus to retrieve from individual aureole lightcurves a density vertical profile function of the latitudeand the tau = 1 altitude of slanted opacity along the line of sight, induced by mesospheric aerosols.These data were subsequently used to generate temperature maps in 2D function of latitude andaltitude, we compare the solar occultation data from the Venus Express mission (SOIR). This studyalso determined independently the scale height of aerosols and the chromaticity in the atmosphereof Venus.A separate, additional study on 2004 Venus transit data was conducted jointly with Dr.Andrea Chiavassa to highlight the impact of the stellar granulation on exoplanetary transit curves inextrasolar systems

A la lumière de la revue de la littérature et des différentes opportunités empiriques qui se sont présentées, nous étions devant une problématique de recherche qui reflète l’actualité de l’usage de la web TV à des fins contributives, et plus précisément l’influence de certains éléments d’atmosphère du site de la web tv sur l’attitude des étudiants les conduisant à adopter un comportement d’approche spécifique à ce dispositif. Notre recherche nous a permis de proposer un modèle conceptuel qui s’est hissé en un cadre global d’appréhension du comportement des étudiants quant à la fréquentation des web tv universitaires étudiantes. A partir d’une approche qualitative et sur la base d’une expérimentation menée auprès d’un échantillon de 200 étudiants de l’USTV, nous avons pu détecter non seulement les éléments d’atmosphère les plus influents sur le comportement d’approche des étudiants mais également certaines caractéristiques individuelles dont l’impact est bien modérateur. Cette thèse contribue finalement à une meilleure compréhension du rôle et du fonctionnement de l’influence des stimuli environnementaux de la web tv sur le comportement de l’étudiant et présente en outre un ensemble de réflexion à adopter et d’action à entreprendre en vue de drainer les réponses comportementales souhaitées par les concepteurs. / In light of the literature review and the various empirical opportunities which appeared, we were facing a problem of research reflecting the current use of the web TV for contributory, and more precisely the influence of some atmospheric elements of the web TV site on student attitudes leading them to adopt a specific behavioral approach to this device. Our research allowed us to propose an abstract model of the search that has risen himself in a global frame of behavior apprehension of students on attendance web tv university. From a qualitative approach and based on an experiment led with a sample of 200 students from USTV, we were able not only to detect the most influential atmospheric elements on the behavioral approach of students, but also some individual characteristics whose impact is moderating. This thesis contributes finally to a better understanding of the role and functioning of the influence of environmental stimuli of the web tv on student behavior and also has a set of reflections that should be adopted and actions to be taken to drain behavioral responses desired by designers.

Le rapport isotopique de l'hélium atmosphérique (RA = 3He/4He = 1.39 × 10-6) est lié aux flux naturels et anthropiques de 3He et de 4He en provenance de la Terre (et de l'espace pour 3He). Les activités industrielles ont émis des gaz riches en 4He radiogénique (exploitation des combustibles fossiles) et en 3He (activités nucléaires). Du fait de ces flux d'hélium, il a été proposé que le rapport 3He/4He dans l'air a varié dans le temps et dans l'espace. De telles variations pourraient permettre l'utilisation de ce rapport comme nouveau traceur des émissions atmosphériques de polluants anthropiques et/ou naturelles. Pour vérifier ces possibilités, nous avons entrepris la mesure haute-précision (2-6‰, 2σ) de la composition isotopique de l'hélium atmosphérique au Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (Université de Lorraine et Centre National de la Recherche Scientifique, Vandoeuvre-lès-Nancy, France). Nous avons effectué des analyses d'intercalation avec un spectromètre de masse double collecteur (Helix Split Flight Tube de la société Thermo Instruments). Au cours de ces analyses, plusieurs analyses individuelles d'un échantillon d'air sont effectuées en alternance avec un standard d'air. Nous n’avons détecté aucune évidence de variation temporelle du rapport 3He/4He dans l’air de France piégé dans des boules de pétanque (1965, 1990, 2010, 2013), dans des réservoirs métalliques (2010, 2016) et dans un carburateur de voiture (1910). Nous avons également re-analysé des échantillons d'air ancien prélevés dans des réservoirs métalliques depuis 1978 à Cape Grim (Tasmanie, Australie). En incluant les mesures de Mabry et al. (2015) pour certains de ces réservoirs, nous obtenons une tendance commune de -0.05 ± 2.46 ‰, montrant l'absence de variation statistiquement significative sur une période de 106 ans. Au niveau mondial, nous avons seulement détecté deux échantillons d’air sur seize (Dôme C, Antarctique; Tokyo, Japon) dont les compositions sont statistiquement distinctes, marquées par des excès en 3He de 2.0 ± 1.4 ‰, et 1.7 ± 1.5 ‰, respectivement (intervalle de confiance de 95%). Ces excès pourraient être liés aux flux d’hélium locaux par : (i) les précipitations aurorales en Antarctique ; (ii) les volcans et/ou les déchets nucléaires (Fukushima Daï-Ichi) au Japon. Dans la région de l’Afar (Éthiopie), nous avons détecté des excès en 3He de ~1 % au-dessus du lac de lave du volcan Erta Ale, pouvant être utilisés pour tracer des gaz réactifs (e.g. CO2) simultanément émis. Ces excès sont toutefois rapidement dilués dans les masses d’air régionales. L'isolation des gaz libérés par le sol du cratère de l'Erta Ale à l'aide d'un contenant inversé placé à sa surface a permis d'évaluer les flux diffusifs en 3He (via l'augmentation du rapport 3He/4He dans l'air isolé) et en CO2. Globalement, cette thèse conforte l’utilisation de RA comme standard inter-laboratoire. Dans certaines régions (Dôme C, Japon), une investigation plus poussée dans le temps devrait être effectuée pour contraindre les sources d’hélium atmosphérique pouvant engendrer de faibles variations locales / The helium isotopic composition of air (RA = 3He/4He = 1.39 × 10-6) is related to the natural and anthropogenic fluxes of 3He and 4He from the Earth (and from space for 3He). Industrial activities emit gases enriched in radiogenic 4He (exploitation of fossil fuels) and in 3He (nuclear activities). It has been proposed that the 3He/4He ratio in air has varied over time and also spatially because of these helium fluxes. Such variations could allow the use of this ratio as a new tracer of anthropogenic and/or natural pollutants. To verify these possibilities, we undertook high-precision measurements of the composition of atmospheric helium (2-6‰, 2σ) at the Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (University of Lorraine, Centre National de Recherche Scientique, Vandoeuvre-lès-Nancy, France). We performed sample-standard bracketing analyses with a double collector Helix SFT Mass Spectrometer. During each of these analyses, several individual analyses of an air sample are conducted in alternation with an air standard. We found no evidence of temporal variation of the 3He/4He ratio in French air trapped in petanque balls (1965, 1990, 2010, 2013), metallic tanks (2010, 2016) and in a carburettor (1910). Including the measurements of Mabry et al. (2015) for the Cape Grim air archive (Tasmania, Australia), we obtained a trend of -0.05 ± 2.46‰ over 106 years. At the global level, we only detected two air samples out of sixteen (Dôme C-Antarctica, Tokyo-Japan) whose compositions are statistically distinct, marked by 3He excesses of 2.0 ± 1.4‰, and 1.7 ± 1.5‰, respectively (95% confidence interval). These excesses could be related to local and regional helium fluxes input such as: (i) auroral precipitation in Antarctica; (ii) volcanoes and/or nuclear releases (Fukushima Daï-Ichi) in Japan. In the Afar region (Ethiopia), we detected 3He excesses of ~1% above the lava lake of the Erta Ale volcano, which can be used to trace reactive gases (e.g. CO2) released simultaneously. These excesses are quickly affected by air mixing with the regional air of Afar. The diffusive soil fluxes of 3He (via increase of the 3He/4He ratio) and CO2 have been estimated from the accumulation of gases released from the soil of the Erta Ale crater in an inverted chamber placed on its surface. Overall, this thesis supports the use of RA as an inter-laboratory standard. In some areas (Dôme C, Japon), a more thorough investigation should be carried out over time to constrain the sources that may cause small helium isotopic variations in air

L'étude menée dans cette thèse avait pour but de développer et d'approfondir nos connaissances sur la relation entre le mouvement diffusif des gaz dans le sol et certaines propriétés physiques du sol, à trois niveaux d'observations : micro-, méso- et macroéchelle. À cette fin, cinq objectifs ont été définis : (1) micro-échelle - mise en évidence de la relation entre la porosité du sol, décrite par des paramètres multi-fractals et calculée sur des images de systèmes porals en 3-D obtenues de données CT scan (tomodensitométrie assistée par ordinateur), et la diffusion des gaz mesurée en laboratoire à méso-échelle; (2) méso-échelle - mesures sur des colonnes de sol en laboratoire des coefficients de diffusion relatifs des gaz dans le sol (Dc/D0) et sélection d'un modèle de prédiction optimal basé sur des caractéristiques physiques du sol; (3) macro-échelle - mise en application du modèle de prédiction de Ds/D0 par une analyse temporelle des patrons de distribution spatiale multi-échelles de Ds/D0 en sol agricole; (4) multi-échelle - intégration de DJD0 et de sa relation avec les paramètres physiques des sols agricoles décrivant la porosité aux trois niveaux d'observations; (5) macro-échelle - application concrète du transfert d'échelle (méso à macro) par une approche simple permettant d'estimer l'oxydation du méthane dans un sol de recouvrement de site d'enfouissement. Les résultats ont montré que : (1) à micro-échelle, il existe une forte corrélation entre Ds/D0 et certains paramètres multi-fractals décrivant la porosité du sol. Une loi de puissance d'ordre deux serait applicable comme relation d'échelle de Ds/D0. (2) À mésoéchelle, le modèle de Millington et Quirk (1961), aussi une loi de puissance, s'avère être le plus performant pour les sols agricoles et le sol de recouvrement de site d'enfouissement. (3) À macro-échelle, ce modèle permet l'analyse de la variabilité spatio-temporelle de Dç/Do à l'échelle d'un champ. Cela a révélé une variabilité spatiale élevée de Ds/D0, dépendante de la distance dans le champ, et dont la structure spatiale se maintient au cours d'une saison de croissance. (4) L'intégration de ces trois échelles a permis d'esquisser un pont empirique entre certaines propriétés physiques du sol et Ds/D0 sur trois niveaux d'observations. (5) Une approche simple a pu être validée à macro-échelle où ce modèle de prédiction de Ds/D0 s'est avéré adéquat pour estimer l'oxydation du méthane à partir de propriétés physiques du sol faciles à mesurer.

Les échanges de chaleur et de vapeur d’eau ont lieu à l’interface terre-atmosphère. Une représentation précise de ces flux est nécessaire dans les modèles atmosphériques et hydrologiques, compte tenu de leur importance dans la régulation des cycles climatiques et hydrologiques. À cette fin, des modèles de surface terrestre (MST) ont été construits pour fournir des informations pertinentes sur les conditions de surface terrestre, et plus spécifiquement, sur les échanges d’énergie, d’eau et parfois de carbone. Dans cette thèse, l’objectif principal est de mieux comprendre les différents processus conduisant au transfert d’énergie et d’eau à travers l’interface sol-végétation-atmosphère, ainsi que d’évaluer la simulation des échanges d’énergie et d’eau par des MST pilotés par des forçages météorologiques de différentes sources. Premièrement, deux différentes philosophies de modélisation de la surface terrestre ont été contrastées sur des sites sans neige à travers le monde. Les performances d’une approche basée sur la répartition statistique de l’énergie de surface, le modèle « Maximum Entropy Production » (MEP), ont été comparées à celles d’un MST à base physique, le « Canadian Land Surface Scheme » (CLASS). Le modèle MEP propose une approche simplifiée pour estimer les flux thermiques de surface tout en imposant la conservation d’énergie. Par conséquent, ce modèle semble approprié pour une intégration dans les études hydrologiques et de télédétection, où les quelques données d’entrée requises peuvent être facilement récupérées, et lorsque l’estimation des flux de chaleur de surface est l’objectif principal. En général, l’approche MEP était comparable aux mesures in situ et aux résultats CLASS. Bien que MEP utilise une formulation simple et moins de variables d’entrée, le modèle était comparable ou même meilleur que les simulations du modèle CLASS. Cependant, le modèle de surface était moins performant pour simuler les flux turbulents nocturnes et le flux de chaleur du sol dans son ensemble. Deuxièmement, CLASS a été appliqué à une échelle locale pour évaluer ses performances lorsqu’il est piloté par les données de réanalyse ERA5. L’énergie de surface simulée et les flux d’eau, ainsi que le manteau neigeux et les propriétés du sol, ont été étudiés dans quatre sites différents distribués sur le biome boréal canadien. Les résultats de CLASS pilotés par ERA5 ont été comparés aux observations in situ disponibles, ainsi qu’aux résultats de CLASS pilotés par des observations; des simulations et des analyses supplémentaires ont été menées pour évaluer les effets des biais dans les précipitations d’ERA5. Cette analyse a mis en évidence la iii capacité de CLASS à représenter les variables de la surface terrestre des sites boréaux lorsqu’il est forcé par la réanalyse ERA5, montrant une grande similitude avec les observations et avec les résultats de CLASS pilotés par les observations. Bien que la réanalyse ERA5 ait une résolution relativement grossière, les données peuvent toujours être utilisées pour piloter un MST et produire des résultats cohérents à une échelle locale. Enfin, nous avons évalué la fiabilité du modèle CLASS dans la simulation de l’évapotranspiration (ET) et du ruissellement (ROF) lorsqu’il est forcé par des données stochastiques, produites par un modèle générateur de temps à l’échelle horaire, sur deux sites boréaux canadiens avec une disponibilité d’eau contrastée (un site sec et un site humide). Les résultats ont été comparés aux flux d’eau simulés par CLASS forcés avec des données de référence (ERA5). Cette étude s’est concentrée sur la variation interannuelle et saisonnière des flux d’eau, ainsi que sur leurs périodes de retour de valeurs journalières extrêmes. Sur le site sec, l’ET et le ROF simulés par CLASS forcé avec les données stochastiques et de référence étaient similaires les uns aux autres; les deux simulations ont montré que l’ET et le ROF annuels sont limités par la disponibilité en eau. Sur le site humide, cependant, les résultats des deux simulations ont montré des écarts importants. CLASS piloté par les données stochastiques n’a pas pu capturer la signature d’ET, qui se situe globalement entre 550 mm an−1 et 600 mm an−1 , et elle n’est pas limitée par l’eau. Les précipitations, la température et l’humidité spécifique se sont révélées être les variables critiques dans la simulation des flux d’eau. De plus, les événements journaliers extrêmes de précipitations stochastiques et de ROF simulés par CLASS forcé avec les données stochastiques se sont révélés fiables sur les deux sites, révélant une excellente occasion d’utiliser cette méthode pour évaluer les ressources en eau dans un scénario de changement climatique. En conclusion, cette thèse s’est concentrée sur la modélisation de la surface terrestre sur plusieurs sites végétalisés, en mettant l’accent sur les échanges d’énergie et d’eau entre la surface terrestre et l’atmosphère. Les résultats ont permis d’apporter des perspectives de travaux futurs en ce qui concerne (i) l’utilisation d’une approche simplifiée pour estimer les flux thermiques de surface ; (ii) l’utilisation de la réanalyse ERA5 comme forçage robuste des données aux MST dans les études à l’échelle locale sur la forêt boréale canadienne ; et (iii) l’utilisation d’ensembles de données stochastiques horaires pour forcer les données à des MST à base physique pour étudier les conditions hydrométéorologiques dans le climat actuel et les projections futures. / Exchanges of heat and water vapor take place at the land-atmosphere interface. An accurate representation of water and energy fluxes is needed in atmospheric and hydrologic models, given their importance in the regulation of the climate and hydrological cycles. To this end, land surface models (LSMs) have been built to provide relevant information on the land surface conditions, and more specifically, on the exchanges of energy, water, and sometimes, carbon. In this thesis, the main objective is to better understand various processes driving the transfer of energy and water across the soil-vegetation-atmosphere interface, as well as to evaluate the simulation of energy and water exchanges by LSMs driven by meteorological forcings of different sources. Firstly, two different philosophies of land surface modeling were contrasted at snow-free sites across the world. The performance of a statistically based surface energy partitioning approach, the Maximum Entropy Production (MEP) model, was compared to that of a physically based LSM, the Canadian Land Surface Scheme (CLASS). The MEP model offers a simplified approach to estimate surface heat fluxes while imposing energy conservation. Therefore, this model seems suitable for integration into hydrological and remote sensing studies, where the few required input data can be easily retrieved, and when the estimation of the surface heat fluxes is the main objective. The MEP approach was comparable to in situ measurements and to CLASS results. Although MEP uses a simple formulation and fewer input variables, the model was comparable or even better than CLASS simulations. The surface model was, however, weak in simulating nocturnal turbulent fluxes and the soil heat flux overall. Secondly, CLASS was applied at a point scale to evaluate its performance when driven by the ERA5 reanalysis. Simulated surface energy and water fluxes, as well as snowpack and soil properties, were investigated at four different sites spread over the Canadian boreal biome. The results from CLASS driven by ERA5 were compared to available in situ measurements, as well as with results from CLASS driven by observations; additional simulations and analyses were conducted to evaluate the impacts of biases in the ERA5 precipitation. This analysis highlighted the ability of CLASS to represent the land surface variables of the boreal sites when forced by the ERA5 reanalysis, showing high similarity with the observations and with the results from CLASS driven by observations. Although this reanalysis has a relatively coarse v resolution, the data can still be used to drive an LSM and produce consistent results at a point scale. Lastly, we assessed the reliability of CLASS in simulating evapotranspiration (ET) and runoff (ROF) when driven by stochastic data produced by an hourly weather generator over two Canadian boreal sites with contrasting water availability (a dry and a wet site). The results were compared with simulated water fluxes from CLASS forced with reference data (ERA5). This study focused on the interannual and seasonal variation of the water fluxes, as well as on their return levels of extreme daily values. At the dry site, the simulated ET and ROF from CLASS driven by the stochastic and the reference data were similar to each other; both simulations showed that annual ET and ROF are limited by water availability. At the humid site, however, the results from both simulations showed significant discrepancies. CLASS driven by the stochastic data was not able to capture the ET signature, which overall ranges between 550 mm yr−1 and 600 mm yr−1 , and it is not water-limited. The precipitation, temperature, and specific humidity were found to be the critical variables in the simulation of the water fluxes. Moreover, the extreme daily events of stochastic precipitation and ROF from CLASS driven by the stochastic data proved to be reliable at both sites, revealing an excellent opportunity to use this framework to assess water resources under a changing climate scenario. In short, this thesis focused on land surface modeling over multiple vegetated sites, with an emphasis on the energy and water exchanges between the land surface and the atmosphere. The results brought some future work perspective in regards to (i) the use of a simplified approach for estimating the surface heat fluxes; (ii) the use of ERA5 reanalysis as robust forcing data to LSMs in local-scale studies over the Canadian boreal forest; and (iii) the use of hourly stochastic data sets as forcing data to physically based LSMs to investigate hydrometeorological conditions in the present climate and in future projections.

Une méthode de détection des nuages et des poussières dans l'atmosphère depuis le sol par spectrométrie uv-visible du ciel au zénith est proposée. Elle repose sur l'étude de la variation de la couleur du ciel au crépuscule. La méthode est appliquée à la détection des nuages stratosphériques polaires observés durant la campagne Cheops III (Chemistry of ozone in the polar stratosphere) en 1990 en scandinavie. Un modèle de transfert radiatif en diffusion simple a été développé pour l'interprétation des observations. la méthode est ensuite appliquée à la définition d'un capteur optique destiné à la détection des tempêtes de poussière et de nuages dans l'atmosphère de Mars à partir de stations au sol, lors de la mission franco-russe Mars 94

Dans cette thèse, nous investiguons ce que l’on peut entendre, dans le champ de la psychologie clinique d’inspiration psychanalytique, par le terme d’atmosphère, et de ceux d’ambiance ou de climat qui lui sont proches. Cette recherche a été rendue nécessaire afin de parvenir à mieux penser ce que recouvre le phénomène d’atmosphère en séance, notamment lorsque l’on prend en soin des sujets réputés psychotiques ou en situation traumatique. En effet, pour ces patients, c’est souvent à travers une sensation de changement catastrophique d’atmosphère que s’inscrivent en eux les effets des épisodes psychotiques et traumatiques. Au-delà de l’apparence d’un effet pathogène des atmosphères au cours de la rencontre clinique avec ces sujets, nous avons pu observer et analyser que l’atmosphère de la séance pouvait constituer pour les patients une forme représentative de leur vécu de changement subjectif catastrophique. L’atmosphère apparaît alors comme un médium permettant que se reflètent et se répètent les éprouvés traumatiques qui restent en souffrance d’intégration et de symbolisation. Mais la représentation de l’atmosphère n’est pas qu’une formation statique et elle sera également investiguée dans ses fonctions dynamiques, transférentielles et interactionnelles. Par les mouvements des atmosphères, se révèlera une dynamique d’échanges et de contacts relationnels propres aux dimensions originaire et archaïque du psychisme. L’atmosphère implique dans son essence l’effet de présence d’un autre sujet qui ravive d’anciennes traces laissées par les conditions particulières de rencontre avec notre environnement précoce. Dans un cadre thérapeutique, l’atmosphère apparaîtra comme une force d’implication esthésique et affective des différents sujets en présence, qui nous amènera ainsi à ne pas seulement la percevoir comme un cadre-écran statique, mais comme un agent de transformation des expériences traumatiques. En favorisant l’accordage des sujets dans une même tonalité affective et esthesique, elle permettra également que les premières formes du sentiment d’être-avec-l’autre, proches des éprouvés d’être-informe, et que nous qualifions d’identité sensorielle atmosphérique, puissent être modelées et transformées plus harmonieusement. / In this thesis, we investigate how the terms “Atmosphere”, but also “Ambience” and “Climate”, which are related, can be understood in the field of psychoanalysis-inspired clinical psychology. This research was crucial in understanding how the effects of atmosphere apply during a session, especially while treating patients suffering from psychotic disorders, or in a traumatic state. Indeed, for these patients, the effects of psychotic or traumatic episodes often manifest through a feeling of catastrophic change in the atmosphere.Beyond studying the pathogenic effect of atmospheres during the clinical encounter with these subjects, we observed and analyzed that the session atmosphere could represent, for patients, a form of their subjective catastrophic change experience. Thus, atmosphere appears to be a medium allowing the reflection and repetition of traumatic feelings that have yet to be integrated and symbolized.But atmosphere representation is not only a static formation, and we will also study its dynamic, transferential and interactional functions.The variation of atmospheres will show a dynamic of dialogue and exchange, specific to the primal and archaic dimensions of psyche. In its essence, atmosphere involves the effect of another subject’s presence, that rekindles old feelings left by the particular conditions in which we met our early environment. In a therapeutic framework, atmosphere will appear to motivate the different subjects’ involvement on an esthesis and affective level. Thus, we will see that atmosphere is not only a static frame-screen, but that it also serves as a transformative agent of traumatic experiences. By helping subjects align on the same esthesis and affective tonalities, atmosphere will allow the first forms of the be-with-the-other feeling, close to the being-formless feelings, and that we call atmospheric sensory identity, to be more harmoniously shaped and transformed.