Ce travail présente une analyse de l'évolution morphologique et des processus sédimentaires actuels du plateau continental interne sud-aquitain, (sud-est du Golfe de Gascogne, France),secteur riche en données, mais sur lequel de nombreuses questions restent néanmoins en suspens. Il s'articule autour de deux zones ateliers complémentaires : la zone de « La Salie-Biscarrosse » sur le plateau continental interne sud-aquitain au sud des passes du Bassin d'Arcachon (entre 5 et 50 m de profondeur d’eau), et la tête du canyon de Capbreton et ses abords (entre 5 et 120 m de profondeur d’eau). Deux approches sont utilisées : (1) une approche descriptive et comparative (dans le temps), utilisant des données géo-acoustiques(sondeur multi faisceaux, sonar latéral et sondeur de sédiments), des prélèvements et (2) une approche mettant en oeuvre des modélisations numériques des interactions houles / courants /sédiments. Les résultats obtenus sur le plateau interne aquitain ont permis d'améliorer la connaissance de la morphologie, de la nature et de la géométrie interne des corps sédimentaires, d'étudier leur évolution au cours des 29 dernières années (entre 1984 et 2013)et de proposer des facteurs à l’origine de cette évolution. Le résultat majeur est la mise en évidence de « sorted bebforms » entretenus par la houle; dont la surprenante migration vers le nord-est est à associer à la récente découverte d'intenses épisodes de « poleward current » sur le plateau. Le suivi entre 1998 et 2013 de l’évolution morphologique de la tête du Canyon de Capbreton, située à seulement 250 m du littoral montre une évolution rapide qui fluctue cependant autour d'une position d'équilibre. Par ailleurs l’influence de la dérive littorale sur les transferts de sédiments du plateau vers le canyon a pu être démontrée. En-effet, les arguments morphologiques et sédimentaires, associés à la modélisation numérique, prouvent que la dérive littorale aquitaine alimente épisodiquement (conditions de houle forte) la tête de canyon en sables littoraux. / This study proposes an analysis of the morphological evolution and recent sedimentary processes of the south Aquitaine inner shelf (south east Bay of Biscay, France). This area is greatly documented but improvement of our knowledge is needed for a better understanding.Two complementary study areas are analyzed: « La Salie-Biscarrosse » area of the south-Aquitaine inner shelf (in a water depth extending from 5 to 50 m), and the head of the Capbreton Canyon (in a water depth extending from 5 to 120 m). Two approaches are used:(1) a descriptive and comparative analysis of the geophysical and sedimentological data setsand (2) a numerical modeling taking into account swell, current and sediments. The results obtained allow the description and the interpretation of the morphology, the nature, the internal geometry of the sedimentary structures, and their evolution along the last 29 years(between 1984 and 2013). The major result highlights the presence of sorted bedforms maintained by the swell, migrating northeastward and associated with the recent discovery of punctual poleward current on the shelf. The seafloor morphology of the Capbreton Canyonhead located only 250 m off the coastline, has experienced significant changes between 1998 and 2013, nonetheless it oscillates around a position of equilibrium. Furthermore, the influence of the littoral drift on sediment transfer from the shelf to the canyon was demonstrated. Sedimentary and morphological evidences combined with numerical modelingattest to the feeding of the Capbreton canyon head with coastal sand supplied by the southward long shore drift under high-energy wave conditions.

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Cette thèse présente l'implémentation d'une stratégie visuelle bio-inspirée sur un aéroglisseur miniature totalement actionné, qui lui permet de naviguer dans le plan horizontal d'un tunnel inconnu. L'élaboration de ce pilote automatique, nommé LORA, fait suite aux études éthologiques menées sur l'abeille depuis ces dernières décennies et nous ont amené à énoncer le principe de la régulation du flux optique pour le contrôle du vol de croisière. Ce pilote automatique est un double régulateur de flux optique latéral constitué de deux boucles visuo-motrices interdépendantes contrôlant conjointement la vitesse d'avance et la position du robot par rapport aux obstacles sans avoir à mesurer ou estimer aucun de ces paramètres. La clé de voûte de ce système de guidage est une troisième boucle destinée à maintenir le cap grâce à un micro-gyromètre et un micro-compas magnétique permettant au robot d'effectuer des mouvements de translation qui génèrent sur son œil composé artificiel du flux optique de translation, seul dépendant du ratio vitesse/distance aux obstacles. Cet œil estime le flux optique grâce à ses deux ou quatre Détecteurs élémentaires de mouvement (total de 4 ou 8 pixels). L'aéroglisseur est alors capable de franchir sans collision, à la manière d'une abeille, divers tunnels : droit, fuselé ou présentant une pente, un virage, une absence de texture sur un mur ou même une zone non-stationnaire. Cette stratégie visuelle bio-inspirée fournit non seulement une solution de navigation élégante à destination de robots totalement actionnés mais elle permet aussi d'expliquer comment une abeille de 100mg peut naviguer sans l'aide de SONAR, RADAR, LIDAR, ou GPS. / In this work, we present for the first time a bio-inspired motion vision-based navigation strategy embedded on a miniature fully-actuated hovercraft allowing it to navigate safely on the horizontal plane of an unknown corridor. The design of this autopilot, called LORA, follows the ethological findings made on honeybees these last decades, which led us to elaborate the principle of the optic flow regulation which might be used by insects to control their flight. The bee-inspired LORA autopilot is a dual optic flow regulator which consists in two intertwined visuomotor feedback loops which control jointly the forward speed of the robot and its clearance to the obstacles. The keystone of this bio-inspired guidance system is a heading-lock system enabling the robot to move in translations and therefore experience a purely translational optic flow which depends only on the ratio speed/clearance to obstacles thanks to a micro-gyrometer and a micro-magnetic compass. The estimation of optic flow is made by a minimalist compound eye, made of two or four Elementary Motion Detectors (only 4 or 8 pixels). The hovercraft is therefore able to cross without crashing a straight or a tapered corridor, presenting a frontal sloping terrain, a bend, a textureless wall, or even a non-stationary section by automatically adapting both its forward speed and its clearance to the walls imitating the honeybee. This bio-inspired visual strategy not only provides an elegant navigation solution in an unknown environment aimed to equip fully-actuated miniature vehicles but also to explain how a 100mg honeybee can navigate with few computational ressources, i.e., without any SONAR, RADAR, LIDAR or GPS.

L’augmentation de la population mondiale et l’urbanisation croissante conduisent à une densification urbaine qui menace l’accès des habitants des villes au soleil et à la lumière naturelle. Cet accès est lié à des problématiques de consommation d’énergie, de santé et de bien-être ; il peut être limité par plusieurs caractéristiques du tissu urbain telles que la largeur des rues, la hauteur des bâtiments, la clarté des façades et de la chaussée. Nous avons étudié l’influence des caractéristiques les plus importantes d’un canyon urbain sur la disponibilité de la lumière naturelle à l’intérieur du canyon sous des conditions climatiques réelles. Nous avons fabriqué dans ce but, le modèle réduit d’un canyon urbain, la représentation simplifiée d’une rue. Cette maquette est modifiable, le rapport d’aspect H/W (Hauteur/Largeur) du canyon peut être modifié et les façades sont interchangeables. Durant une année, les éclairements lumineux y ont été mesurés sur le sol et à plusieurs hauteurs des façades, au pas de la minute, sous des conditions de ciel réelles. Au total, 12 configurations sont représentées dans la base de données obtenue, avec 3 rapports d’aspect : H/W=0,5, 1 et 2, et 4 types de façades de facteur de réflexion lumineux différent. Les revêtements de façade utilisés sont : noir, blanc, crépi et crépi avec des parties vitrées. Nous étudions l’influence de ces paramètres en fonction des types de ciel définis par la CIE pour un canyon orienté nord/sud. Nous utilisons aussi ces données pour étudier l’usage, la performance et la précision de trois logiciels de modélisation du rayonnement solaire en milieu urbain : Citysim, Daysim et Heliodon. Ces trois logiciels offrant différents niveaux de simplification. Enfin, nous avons mené une campagne de mesure dans les rues de Lyon. Cela nous a permis de nous confronter à la réalité des données de terrain, juger des difficultés à les recueillir et à modéliser le rayonnement solaire dans l'espace réel. Nous avons aussi évalué une nouvelle méthode de mesure des éclairements lumineux d’une façade. Cette méthode se base sur des cartes de luminances obtenues à partir de photos fisheye avec un appareil photo numérique étalonné en luminances. La comparaison de ces mesures avec celles de la maquette permet d’évaluer l’erreur commise en utilisant un revêtement simplifié. En utilisant les données récoltées sur la maquette, le rapport d’aspect H/W=1 permet d’obtenir le meilleur accès à la lumière naturelle dans le canyon, il correspond à un bon compromis entre la contribution des façades et du ciel. Pour chaque ville, une configuration optimale peut être déterminée en fonction du climat local, qui peut être représenté par la fréquence d’observation des différents types de ciel CIE. Nous avons évalué la capacité des logiciels choisis à prendre en compte le climat. Avec Heliodon, il est possible d’obtenir des éclairements lumineux proches de ceux mesurés sur la maquette, pour des ciels sans nuages. Puisque le climat varie tout au long de l’année, la prise en compte des 15 types de ciel CIE doit être préférée à l’utilisation d’un ciel uniquement sans nuages, ou couvert comme cela est souvent le cas. Les logiciels Citysim et Daysim sont capables de prendre en compte le climat réel et produisent de bonnes corrélations avec les mesures effectuées sur la maquette pour tous les types de ciel. / As the world population and the urbanization increase, cities become denser, thus reducing access to daylight and sunlight for city dwellers. This access is linked to some issues such as energy consumption, health and comfort; it can be limited by several urban fabric features such as street width, building height, façade and road coating. We have evaluated the influence of the most important features of an urban canyon regarding daylight availability inside the canyon under real sky conditions.To that end, we have built a scale model of an urban canyon, the simplest representation of a street. This scale model can be modified: the aspect ratio H/W (Height/Width) can be changed as well as the type of façade. During one year, outdoor illuminances have been measured every minute on the ground and at different heights of the façades. Hence, we created a database containing twelve combinations of an urban canyon with the following parameters: three aspect ratios (H/W=2, 1 and 0.5) and four types of façades with different reflection factors. The different coatings of the façades are: black, white, roughcast and roughcast with windows. We evaluate the influence of these parameters for each type of sky defined according to the CIE for a north/south orientated canyon.We also use this database in order to evaluate the ease of use, performance and precision of three software tools for the estimation of solar radiation in urban context: Citysim, Daysim and Heliodon, each having different simplification levels.Finally, we have carried a measuring campaign in the streets of the French city of Lyons. This campaign allowed us to realize the difficulty of collecting data in the field and modelling solar radiation of a real street. We have also assessed a new method for measuring illuminances of a whole façade. This method is based on a luminance map generated from a calibrated digital camera equipped with a fisheye lens. A comparison between these illuminances with illuminances measured on the scale model with regular sensors allows us to estimate the bias of using a simplified coating.Based on illuminances measured on the scale model, a canyon with an aspect ratio H/W=1 has a better access to daylight, it represents a good compromise between contributions of the sky and the opposing façade. Every city has an optimal canyon shape according to its local climate that could be defined as the frequency of occurrence of the CIE types of sky. We have evaluated the ability of the selected software tools to take into account the climate. For clear skies, Heliodon is able to produce illuminances close to those measured on the scale model. Because the weather changes throughout the year, one would rather take into account the 15 CIE types of sky instead of using either a clear sky or an overcast sky as many studies do. Citysim and Daysim are able to take into account the climate and correlate well with scale model measurements for each type of sky. The method for measuring illuminances using a fisheye lens camera has been validated based on the measurements in real streets of Lyons. This method could produce more accurate values using a reflection factor map of the façade. Illuminances measured on the scale models didn’t correlate well with illuminances measured in real streets because of the complexity of the streets compared to the simplicity of the idealized canyon of the scale model. The use of simplified models of streets can lead to bad results, for instance, with studies estimating the energy consumption of buildings for lighting at district or urban scale. The density of urban areas must decrease in order to improve access to daylight. That would provide other advantages such as the reduction of exposure to vehicles pollution or reduction of the urban heat island. The calculation of an ideal aspect ratio could be achieved using tools evaluated in this thesis.

L’interaction des phénomènes de transfert de chaleur et de masse dans un tissu urbain avec les apports anthropiques participent à l’îlot de chaleur urbain et à la dégradation de la performance énergétique des bâtiments. L’objectif de cette étude est de définir l’impact de la modification des propriétés radiatives aux façades des bâtiments qui peut être réalisée par l’utilisation de revêtements sélectifs colorés récemment développés pour les toitures. Les flux sensibles et l’impact sur les bâtiments sont étudiés pour une morphologie caractéristique des milieux urbains denses, la rue canyon. Un suivi expérimental mené sur des surfaces élémentaires de propriétés radiatives différentes nous a permis de développer par une méthode d’optimisation un procédé de détermination simultané du coefficient de convection et des absorptivités solaires effectives sur la période de mesure. L’utilisation de peintures sélectives dans la configuration canyon retenue est ensuite analysée expérimentalement. Pour cela une maquette (1/10ème) de scène urbaine a été conçue sur la base de 5 rangées de cuves de béton creux qui ont fait l’objet de mesures de températures et de flux radiatifs. Dans un premier temps, le traitement de deux mois de mesures a permis de caractériser les évolutions de champs de températures liés à cette forme urbaine. Par la suite, trois configurations de propriétés radiatives aux façades ont été étudiées simultanément et ont permis d’analyser les modifications spécifiques sur les champs de température, de sur-faces et d’air. Afin d’estimer les économies d’énergie réalisables sur un bâtiment réel ainsi que l’impact sur son environnement proche, une étude paramétrique des revêtements de façade et de la chaussée a été effectuée par des simulations de l’interaction du bâti et du micro-climat. Les méthodes et expériences établies dans cette étude nous permettent d’envisager le développement du traitement des façades et de la caractérisation de leurs performances globales. / Modified heat and mass transfer in the urban built and anthropogenic loads contribute to the urban heat island phenomenon as to the deterioration of building energy efficiency. The scope of this study is to define the impact implied by the modification of façade radiative properties that can be achieved by using selective cool-coloured coatings initially developed for roofing. Sensible heat transfers and consequences on building comfort are studied through a characteristic morphology from dense urban environment, the street canyon. Monitoring of surface energy budget on elementary discs of different radiative properties allowed us to develop, through optimisation method, a process to determine simultaneously the effective solar absorptivities and a convective heat transfer coefficient on the measurement period. The following step consists in an experimental analysis of cool selective paints in the chosen canyon configuration. A reduced-scale model (1/10th) of an urban scene has been designed with 5 rows of hollow concrete tanks that had temperatures and radiative fluxes monitored. Measured data for uniform coatings allowed highlighting the temperature evolution linked to the particular urban form. Afterwards, three façades radiative properties configurations have been studied simultaneously and allowed the analysis of those specific modifications on air and surface temperature fields. Lastly, in order to estimate energy consumption savings on real scale buildings as well as the impact on the near urban environment, a parametric study on coating of façades and roads has been performed through simulation taking into account interactive heat transfers between the built environment and the microclimate. The experiments and methods designed along the study permit to consider façade coating development and global efficiency characterization.

Humpback Chub Gila cypha are endangered cyprinids endemic to the Colorado River drainage and are adapted to live in fast currents of warm, turbid water. Although nine known aggregations of Humpback Chub currently exist in the main-stem Colorado River in the Grand Canyon, little is known about their reproduction. I hypothesized that Colorado River water temperatures below Glen Canyon Dam are too low due to hypolimnetic water releases from Lake Powell for female Humpback Chub to develop mature eggs for spawning. Ultrasonic imaging, also called ultrasound, is an effective, non-lethal method used to determine sex and maturity of a variety of freshwater, anadromous, and marine fishes. However, many previous studies have been performed in laboratory environments. I developed a standardized method for ultrasonically scanning endangered Humpback Chub Gila cypha in remote locations within Grand Canyon, Arizona, USA. This method minimized stress to individual fish and took less than 1 min to perform. I was able to identify female fish with eggs based on two jpeg images and one 10 s video clip collected in the field. I also used ImageJ®, a National Institute of Health image processing program, to develop a brightness index to evaluate the maturity of eggs in female fish. I collected ultrasonic scans of captive, ripe Humpback Chub held at the Southwestern Native Aquatic Resources and Recovery Center (SNARRC) to determine that female fish were potentially ripe when a subsample of their eggs exhibited a brightness value within the 32-44 range. Although I was able to estimate egg maturity, I was not able to estimate egg mass of female fish. I used ultrasound to evaluate reproductive condition of 751 Humpback Chub in Grand Canyon. I documented egg development in female fish from the main-stem Colorado River, Little Colorado River, Havasu Creek, and Shinumo Creek. Egg development in Humpback Chub varies by location and time of year. Potentially ripe (stage 3) female fish were found at all sample locations and dates except at Shinumo Creek in 2013 and 2014. Potentially ripe females were also detected in every main-stem aggregation except for Pumpkin Springs and in two locations outside of established aggregations. Fisheries managers can use ultrasound to collect vital information about the reproductive status of fishes that cannot be killed and that are found in remote or rugged field locations. My findings indicate that female Humpback Chub are able to produce eggs throughout the main-stem Colorado River and that internal egg development and egg production likely do not limit recruitment. However, female fish may never experience the environmental triggers they need to spawn or may not experience conditions that would allow eggs and larvae to survive.

The Ethiopian Plateau, situated in the northernmost part of the East African Rift System, has been uplifted and incised by the Blue Nile River, creating the 1.5 km-deep Blue Nile Canyon, the only extensive canyon within the Nile drainage basin. Much of this canyon incision is related to the Ethiopian Plateau uplift, which is due to a combined tectonic influence linked to the East African Rift System and the Afar Mantle Plumerelated upwelling since the Oligocene. The Blue Nile Canyon incision followed this plume-related upwelling, which resulted in extensive flood basalt emplacement around ~30 Ma. This study employs low-temperature apatite (U-Th)/He thermochronology to better understand the timeline and mode of the Blue Nile Canyon incision and the landscape geodynamics of the Ethiopian Plateau. Neoproterozoic basement rocks and Mesozoic sedimentary rock samples were collected in a vertical transect along the Blue Nile Canyon for AHe dating. Euhedral apatite grains that are inclusion-free and fractureless were selected for dating. The Australian Scientific Instrument (ASI) Alphachron and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP-MS) measured the concentrations of radiogenic isotopes uranium (U), thorium (Th), and helium (He) to obtain apatite helium (AHe) dates, providing (U-Th)/He cooling ages ranging from 64 to 460 Ma. These AHe dates are much older than the 30 Ma flood basalt event, thus older than the canyon incision. In this study, a cooling/thermal history is suggested by explaining the data dispersion by the radiation damage effect in the dated apatite grains, which is related to He retention with time. The apatite suite has been subjected to protracted cooling, longer residence time in the He partial retention zone, and partial resetting due to Mesozoic rift-related burial and subsidence from deposition of ~1.2 kmthick sedimentary rocks, the extensive emplacement of ~1 km-thick flood basalt at 30 Ma, and differential incision. Radiation Damage Accumulation and Annealing Model (RDAAM) time-temperature thermal models indicate a rapid cooling event, suggesting rapid incision after 10 Ma, which is explained by an increase in uplift of the Ethiopian Plateau, likely due to mantle delamination.

The recreational use of the Colorado River within the Grand Canyon National Park and National Monument increased on the order of 60 to 70 per cent during each year of the interval 1967 to 1970. Consequently, the U. S. National Park Service instituted user limits to protect and preserve the area commencing with the 1971 season. This limit was established with limited data on the users of the river or about their perceptions of the trip experience. A need existed to collect and analyze this type of data, and to suggest possible management alternatives. This study used a mailed questionnaire to a random sample of past participants in order to collect basic socio-economic data. The analysis was based on a 65% response rate, and consisted of individual question tabulation and multivariate data -cluster analysis. The data show background characteristics of the participants, reasons for taking the trip, reactions to the experience, perceptions of problems associated with the trips, reactions to crowded conditions, and needs for regulatory policy concerning user intensities.

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