Les interactions entre la convection humide et la dynamique de grande échelle sont au cœur du climat tropical et de sa variabilité. Les processus associés aux nuages convectifs, tels que la condensation, l'évaporation, les processus radiatifs, et le transport d'énergie à petite échelle associé, génèrent des gradients de température dans l'atmosphère. Ces derniers engendrent des circulations de grande échelle qui contrôlent les distributions spatio-temporelles d'énergie et d'humidité, et donc en retour celle de la convection. Ces interactions forment probablement l'un des problèmes scientifiques majeurs de la modélisation de l'atmosphère. L'objectif de cette thèse est d'analyser la représentation de ces interactions dans le modèle de climat ARPEGE-Climat Version 6 et de comprendre le rôle qu'elles peuvent jouer dans les principaux biais du modèle sous les tropiques, notamment un biais froid de plusieurs degrés en moyenne et haute troposphère et un biais sec vers 850 hPa. Les impacts des processus convectifs sur la grande échelle sont souvent caractérisés par deux quantités, la source de chaleur apparente Q1 et le puits d'humidité apparent Q2 . Bien que difficilement observables, ces deux quantités peuvent être estimées en déployant un réseau de radiosondages permettant de déterminer les différents termes des bilans d'eau et d'énergie sur un quadrilatère donné. Un tel dispositif a été mis en œuvre d'octobre à décembre 2011 pendant la campagne CINDY2011/DYNAMO au cœur de l'Océan Indien. Les observations collectées et les données de Q1 et Q2 dérivées ont été utilisées dans cette thèse pour (i) caractériser le cycle de vie de la convection et (ii) mettre en place une configuration unicolonne du modèle ARPEGE-Climat sur les quadrilatères Nord et Sud du domaine CINDY2011/DYNAMO. Les résultats ont montré que le modèle ARPEGE-Climat est capable de reproduire de manière satisfaisante les transitions entre régimes de convection peu profonde, profonde et stratiforme, malgré une nette sous-estimation du flux d'évaporation en surface et de l'activité convective sur le domaine nord. Le modèle reproduit plus difficilement l'humidification de la troposphère pendant les phases de cumulus peu profonds. Les résultats obtenus dans ce cadre unicolonne ont ensuite été confrontés à des configurations 3D du modèle ARPEGE-Climat, à la fois en mode AMIP où le modèle est seulement forcé par les températures de la mer observées, et en mode "Transpose-AMIP" où le modèle est de plus initialisé à partir d'états réalistes de l'atmosphère. L'analyse de la dérive systématique du modèle dans ces simulations Transpose-AMIP a permis de montrer que les biais obtenus en mode AMIP étaient associés à des processus rapides (quelques jours). Ces biais sont généralement aussi très similaires à ceux documentés dans le cadre unicolonne. L'origine des biais thermodynamiques est analysée plus en détail, soulignant un rôle important des régimes de convection profonde, notamment dans sa phase stratiforme, pour le biais froid de la haute troposphère, et des défauts importants dans les régimes de cumulus peu profond et de congestus pour les biais d'humidité. Ces régimes mériteront une attention particulière dans les prochains développements de la physique d'ARPEGE-Climat. / The tropical climate and its variability at multiple timescales are dominated by interactions between moist convection and the large-scale atmospheric circulation. Small-scale processes associated with convective clouds such as condensation and evaporation, radiation, and vertical mixing all contribute to atmospheric temperature gradients which generate large-scale circulations. Such circulations exert a control on the spatio-temporal distribution of energy and humidity within the tropical atmosphere and, in turn, on moist convection. These twoway interactions represent one of the most difficult scientific challenge for global atmospheric modelling. The main objective of the present thesis is to analyse the representation of these interactions in Version 6 of the ARPEGE-Climat atmospheric general circulation model and to understand their possible contribution to the main model biases in the tropics, especially a cold bias in the mid and upper troposphere and a dry bias around 850 hPa. The large-scale impacts of moist convection are often characterized by two quantities, the apparent heat source, Q1, and the apparent moisture sink, Q2. Although difficult to observe, these two quantities can be estimated by deploying a sounding array of sufficient density to compute the different terms of the water and energy budgets over a selected domain. Such a strategy was implemented between October and December 2011 during the CINDY2011/DYNAMO field campaign in the middle of the tropical Indian Ocean. The collected observations and the derived Q1 and Q2 estimates are used in the present thesis to (i) characterize the life cycle of the tropical convection and (ii) set up a single column configuration of the ARPEGE-Climat model on the northern and southern domains of the campaign. Results show that the model is able to capture satisfactorily the transitions between different convective regimes, from shallow to deep and stratiform, despite a strong undestimation of surface evaporation and of the overall convective activity over the northern domain. The model however shows some difficulties at simulating the troposphere moistening during the shallow cumulus regime. The single column model results are then compared to 3D configurations of the ARPEGEClimat model, both in AMIP mode where the model is only driven by observed sea surface temperatures, and in " Transpose-AMIP " mode where the model is also initialized from realistic atmospheric conditions. Through the analysis of the systematic atmospheric drift across these Transpose-AMIP integrations, the dominant contribution of fast (within a few days) processes to the model biases found in AMIP mode is highlighted. Such biases also show some similarity with the errors simulated in the single-column framework. A more detailed analysis of the model systematic errors reveals a strong contribution of deep convection, especially in its stratiform regime, to the cold bias in the upper troposphere, and of deficiencies in the shallow cumulus regime to the moisture biases. These regimes will therefore deserve a particular attention during the next phase of development of the ARPEGE-Climat model.

Ce document est une synthèse de mes travaux de recherche en Physique qui s'articule selon trois axes: turbulence hydrodynamique, magnétohydrodynamique et turbulence d'onde. J'ai développé des techniques de mesure originales destinées à l'analyse lagrangienne de la turbulence hydrodynamique: il s'agit de suivre le mouvement de particules entraînées par un écoulement à haut nombre de Reynolds. Malgré le fait que la statistique de vitesse Lagrangienne soit gaussienne avec une décorrélation exponentielle, la modélisation de l'écoulement par une équation de Langevin est insuffisante à cause la très forte intermittence de la vitesse Lagrangienne. Celle-ci se traduit en particulier par un distribution fortement non gaussienne de l'accélération. En comparant les données expérimentales avec un modèle de marche aléatoire multifractale, nous avons mis en évidence le lien entre corrélations temporelles longues de l'amplitude de l'accélération et les propriétés statistiques d'intermittence. Une description multifractale suggère par ailleurs une certaine universalité de l'intermittence Lagrangienne entre différents écoulements expérimentaux ou numériques. Les mêmes techniques expérimentales sont appliquées à l'étude de la dynamique de particules inertielles. Cela permet en particulier d'améliorer la modélisation des effets d'inertie et de taille finie dans les simulations numériques. Finalement, j'analyse le lien entre le mouvement des particules de fluide et les propriétés de transport de scalaire passif. Je participe également à la collaboration VKS dont le but est l'étude expérimentale de l'effet dynamo, c'est-à-dire la génération d'un champ magnétique par le mouvement d'un fluide conducteur (du sodium liquide dans notre cas). Nous avons mis en évidence cet effet en 2006 et montré l'existence de régimes dynamiques du champ magnétique qui, pour certains, ressemblent fortement aux renversements du champ magnétique terrestre. Nous avons montré que les conditions aux limites jouent un rôle crucial. Les régimes dynamiques correspondent au comportement attendu par des systèmes dynamiques de basse dimension malgré le fait que l'écoulement est fortement turbulent et fait donc intervenir un grand nombre de degrés de liberté. Pour étudier la saturation de la croissance du champ dynamo, nous avons mis en oeuvre à l'ENS Paris, une expérience dans le gallium dans laquelle nous étudions l'effet d'un champ magnétique élevé sur un écoulement turbulent. Les effets de freinage magnétique ont été mis en évidence. Finalement, j'ai développé récemment une expérience de turbulence d'onde. La turbulence d'onde présente des ressemblances phénoménologiques avec la turbulence hydrodynamique, avec l'avantage d'une théorie statistique: la turbulence faible. Nous étudions expérimentalement les vibrations d'une tôle mince en acier inoxydable. Une technique de profilométrie par transformée de Fourier à haute vitesse permet de mesurer l'évolution temporelle de la déformation de la plaque résolue à la fois en temps et en espace. Les propriétés statistiques de ces vibrations sont en désaccord quantitatif avec la théorie mais la phénoménologie semble similaire. Ces nouvelles mesures ouvrent de nombreuses perspectives d'interaction avec les théoriciens de la turbulence d'onde.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation des petites échelles de la turbulence afin d'obtenir des équations fermées pour les grandeurs à grande échelle (ou moyennées). Nous nous basons sur des modèles de type stochastique ou statistique afin d'étudier les trois problèmes suivants : - Les grandeurs globales dans un écoulement fortement turbulent, en turbulence hydrodynamique. En adoptant une paramétrisation stochastique des petites échelles, nous prédisons la distribution statistique du couple reçu par la turbulence. - l'effet dynamo engendé par un écoulement turbulent. Une modélisation stochastique permet de dériver une équation pour la distribution de probabilité du champ magnétique et d'identifier un seuil d'effet dynamo en présence de turbulence. - les états d'équilibre de la turbulence axisymétrique aussi bien hydrodynamique que magnétohydrodynamique. Nous les étudions via une approche de mécanique statistique.

L'expérience Von Karman sodium (VKS) engendre un champ magnétique par effet dynamo dans un écoulement turbulent de sodium liquide. Ce champ peut être stationnaire, oscillant, ou bistable entre ces 2 états. Pour d'autres valeurs des paramètres de contrôle, il présente un régime de renversements erratiques, similaires à ceux des observations paléomagnétiques. Nous montrons que tous ces régimes dynamiques résultent du couplage de deux modes de champ magnétique. Nous utilisons ensuite un modèle simple de dynamo cinématique pour étudier la structure spatiale du champ magnétique engendré. Nous faisons alors le lien entre les dynamos localisées dans un hémisphère (champ magnétique de Mars) et les renversements erratiques du champ magnétique (géodynamo). La dynamique de basse dimensionalité du champ magnétique à grande échelle présente une forte analogie avec la dérive d'un motif périodique. L'étude de ce système simple permet d'acquérir plus d'intuition sur le problème magnétique. Nous présentons ensuite un mécanisme d'instabilité par lequel une modulation à petite échelle des conditions aux limites magnétiques entraîne la croissance d'un champ à grande échelle. Ce phénomène peut expliquer le rôle déterminant des pales ferromagnétiques des turbines de l'expérience VKS. Enfin, nous présentons une étude numérique de la circulation à grande échelle engendrée dans une turbulence 2D. Un calcul analytique en régime fortement non-linéaire met en évidence le lien entre les petites échelles et la circulation globale. La prise en compte d'une friction linéaire entraîne des renversements erratiques de cette circulation, que nous caractérisons à l'aide des outils des systèmes dynamiques.

Nous présentons dans ce mémoire deux études centrées sur l'écoulement expérimental de von Karman.<br />Nous confrontons d'une part des prédictions théoriques obtenues dans le cadre idéal d'une mécanique statistique développée pour les écoulements axisymétriques non visqueux et non forcés à des mesures de vitesse réalisées par Vélocimétrie par Imagerie de particule stéréoscopique (SPIV). Nous obtenons des relations globales caractérisant les états stationnaires du système et prouvant une tendance à l'alignement vitesse-vorticité pour les grands nombres de Reynolds. Cette observation nous permet de dériver théoriquement deux théorèmes de fluctuation-dissipation qui sont testés sur des mesures de SPIV à hauts nombres de Reynolds.<br />D'autre part, nous étudions dans le cadre de la collaboration VKS l'effet dynamo dans un écoulement non contraint de sodium liquide. Cet effet est une instabilité qui serait responsable des champs magnétiques des objets astrophysiques dont la Terre. L'expérience en sodium liquide VKS2 a, pour la première fois, permis d'observer au laboratoire un effet dynamo donnant lieu à des dynamiques temporelles variées de champs magnétiques. Des régimes stationnaires, oscillants, intermittents ou encore présentant des inversions erratiques similaires à celle du champ magnétique terrestre sont en effet présentés. Nous montrons que ces différents régimes se classent en fonction du nombre de Rossby de l'expérience et mettons en évidence les liens qui existent entre les bifurcations magnétiques et hydrodynamiques observées.

Le processus de formation d'étoiles se déroule selon plusieurs phases. Tout d'abord une phase à grande échelle, durant laquelle le nuage moléculaire se fragmente sous l'action de sa propre gravité et de la turbulence en coeurs denses gravitationnellement instables. Dans ces fragments le milieu est optiquement mince, l'énergie libérée par le travail de compression s'échappe sous forme de rayonnement, d'où un processus quasi isotherme. Lorsque le nuage devient optiquement épais à son propre rayonnement, la matière en effondrement forme un objet en équilibre hydrostatique appelé premier cœur dit de Larson. S'ensuit une phase d'accrétion, qui conduit ultimement à la dissociation du dihydrogène. Une partie du travail de compression est alors absorbée par l'énergie de dissociation de la molécule, et non plus convertie en énergie thermique, permettant à l'effondrement de recommencer. Lorsque que toutes les molécules de dihydrogene ont été dissociées, la phase adiabatique recommence et le second cœur de Larson (proto-étoile) est formé.L'ajout des éléments nécessaires au traitement de la magnétohydrodynamique (MHD) non-idéale dans le code à grille adaptative RAMSES constitue la première partie de la thèse. L'étude détaillée des stades ultimes (premier et second cœur de Larson) de la formation des étoiles constitue la seconde partie de la thèse. Cette étude a pu mettre en évidence des effets importants de la MHD non-idéale sur la répartition du champ magnétique et l'efficacité du transport de moment angulaire.

A new hybrid micro vehicle, called the Hopping Rotochute, was developed to robustly explore environments with rough terrain while minimizing energy consumption over extended periods of time. Unlike traditional robots, the Hopping Rotochute maneuvers through complex terrain by hopping over or through impeding obstacles. A small coaxial rotor system provides the necessary lift while a movable internal mass controls the direction of travel. In addition, the low mass center and egg-like shaped body creates a means to passively reorient the vehicle to an upright attitude when in ground contact while protecting the rotating components. The design, fabrication, and testing of a radio-controlled Hopping Rotochute prototype as well as an analytical study of the flight performance are documented. The aerodynamic, mechanical, and electrical design of the prototype is outlined which were driven by the operational requirements assigned to the vehicle. The aerodynamic characteristics of the rotor system as well as the damping characteristics of the foam base are given based on experimental results using a rotor test stand and a drop test stand respectively. Experimental flight testing results using the prototype are outlined which demonstrate that all design and operational requirements are satisfied. A dynamic model associated with the Hopping Rotochute is then developed including a soft contact model which estimates the forces and moments on the vehicle during ground contact. A comparison between the vehicle's motion measured using a motion capture system and the simulation results are presented to determine the validity of the experimentally-tuned dynamic model. Using this validated simulation model, key parameters such as system weight, rotor speed profile, internal mass weight and location, as well as battery capacity are varied to explore the flight performance characteristics. The sensitivity of the hopping rotochute to atmospheric winds is also investigated as well as the ability of the device to perform trajectory shaping.

This study aims to analyse the mediation of cultural memory in Christopher Nolan’s newest production Dunkirk. Furthermore, the audiences are supposed to identify and create meaning from cultural memories they have not inherited. This problem will therefore be analysed in relation to the mediation of cultural memory. A critical discourse analysis will mark the cornerstone of a methodical analysis model, followed by a semiotic textual analysis. Both the discourse and semiotic analysis will be preceded by a socio historical theory of contemporary ideology.    Dunkirk assumes the form of a popular-cultural text itself, and will therefore be analysed as such. With the help of cultural-historical concepts such as identity creation and collective, cultural and prosthetic memory the study in question will supply a relevant contribution through analysis and result. The result itself concluded that Nolan dedicated his depiction of the events at Dunkerque to the people and civilians.  Through heavily romanticised depictions of civilian efforts, small boats in focus, and the intimate narratives of the soldiers’ struggles, the identification easily cements itself in the audience through sheer emotional investment with the characters and the intricate social hierarchies they produce through isolation and exclusion. In relation to mediating a cultural memory through popular-culture film, these possibilities of identification also create possibilities of prosthetic memories to develop, through which audiences undertake cultural memories they are not entitled to by heritage.

I undersökningen genomförs en del av klimatdeklarationen på ett studieobjekt som fortfarande är i tidigt skede. För att sedan se hur den framtagna metoden potentiellt kan förändra en byggnad för att få ner koldioxidutsläppet till atmosfären. Detta görs av anledning av Boverkets riktlinjer angående klimatdeklarationer och de lagstadga gränsvärden som kommer införas inom snar framtid. Den här undersökningen ska ge företag möjlighet att börja klimatdeklarationen i tidigt planeringsskede, för att kunna göra förändringar baserat på klimatdata.  Arbetsmetoden som tas fram, är en Buildings Information Modeling (BIM) baserad klimatdeklaration. Med hjälp av Dynamo som brygga, kompletteras Revit med Excel. Excel agerar beräkningsmotor. Utbyte av datamängder mellan Revit och Excel hanteras av Dynamo. Klimatdeklarationen blir då tillgänglig i både Revit och Excel. Processen är utförd så att förändringar i klimatdeklarationen ska vara enkelt under projektets gång.  Resultatet av undersökningen är en metod för att göra klimatdeklarationer på ett effektivt sätt. Arkitektur och Byggnadsvård AB, som hållits uppdaterade av arbetes progress, kommer att analysera metoden för att se hur de kan komma att använda den för klimatdeklarationer. Det kommer att bero på utseendet på kommande projekt då beställares krav ser olika ut. Med stöd av arbetsmetoden, kan Arkitektur och Byggnadsvård AB väcka intresse för klimatfrågan, genom att utforma en miljöguide till olika beställare. Samt att använda arbetsmetoden som helhet i de projekt som ska klimatdeklareras enligt lag.  I undersökningen kommer man fram till att klimatdeklaration via Dynamo är möjligt. Den påvisar att det är värdefullt att klimatdeklarera i tidigt skede, då förändringarna som gjorts resulterar i en minskning på 31 ton CO2 – ekvivalenter till atmosfären. Vilket är koldioxidutsläppet som man sparar in genom att göra olika förändringar. Den största vinsten, är att gå från betongvägg till KL – trävägg.  Arkitektur och Byggnadsvård AB kommer att utveckla metoden för att potentiellt använda den i deras framtida projekt. / In the study, part of the climate declaration is carried out on a study object that is still at an early stage. This is done to see how the developed method can potentially change a building to bring down carbon dioxide emissions into the atmosphere. This is due to the Boverket guidelines regarding climate declarations and new statutory limit values, ​​that soon will be introduced. This study will give companies the opportunity to start the climate declaration at an early planning stage and to be able to make changes based on facts. The working method that is developed is a Building information modeling (BIM) based climate declaration. Using Dynamo as a bridge, Revit is supplemented with Excel. Excel acts as a calculation engine. Exchange of data sets between Revit and Excel is handled by Dynamo. The climate declaration will then be available in both Revit and Excel. The process is carried out so that project changes must be easy to maintain and visible in the climate declaration. The result of the survey is a method for making a climate declaration in an effective way. Arkitektur och Byggnadsvård AB, which has been updated regarding progress, will analyze the method to see how they can use it for climate declarations in projects. This will depend on format of coming projects, as the client's requirements are different. With support of the working method, Arkitektur och Byggnadsvård AB can raise interest in the climate issue, by designing an environmental guide for different customers. And to use the working method as a whole where projects are obligated by law to produce a climate declaration.  The survey concludes that a climate declaration through Dynamo is possible. It shows that changed values at an early-stage results in a reduction of 31 tons of CO2 - equivalents to the atmosphere. The biggest gain, is to go from concrete wall to CLT - wooden wall. Arkitektur och Byggnadsvård AB will develop the method to potentially use it in their future projects.

yes / A comprehensive spectral analysis of both the solar background magnetic field (SBMF) in cycles 21-23 and the sunspot magnetic field in cycle 23 reported in our recent paper showed the presence of two principal components (PCs) of SBMF having opposite polarity, e. g., originating in the northern and southern hemispheres, respectively. Over a duration of one solar cycle, both waves are found to travel with an increasing phase shift toward the northern hemisphere in odd cycles 21 and 23 and to the southern hemisphere in even cycle 22. These waves were linked to solar dynamo waves assumed to form in different layers of the solar interior. In this paper, for the first time, the PCs of SBMF in cycles 21-23 are analyzed with the symbolic regression technique using Hamiltonian principles, allowing us to uncover the underlying mathematical laws governing these complex waves in the SBMF presented by PCs and to extrapolate these PCs to cycles 24-26. The PCs predicted for cycle 24 very closely fit (with an accuracy better than 98%) the PCs derived from the SBMF observations in this cycle. This approach also predicts a strong reduction of the SBMF in cycles 25 and 26 and, thus, a reduction of the resulting solar activity. This decrease is accompanied by an increasing phase shift between the two predicted PCs (magnetic waves) in cycle 25 leading to their full separation into the opposite hemispheres in cycle 26. The variations of the modulus summary of the two PCs in SBMF reveals a remarkable resemblance to the average number of sunspots in cycles 21-24 and to predictions of reduced sunspot numbers compared to cycle 24: 80% in cycle 25 and 40% in cycle 26.