<p>Oceans cover about 70% of the earth’s surface. They are the largest source of the atmospheric water vapour and act as enormous heat reservoirs. Thus in order to predict the future weather and climate it is of great importance to understand the processes governing the exchange of water vapour and heat between the ocean and atmosphere. This exchange is to a large extent mediated by turbulent eddies. Current numerical climate and weather forecast models are unable to resolve the turbulence, which means that the turbulent exchange needs to be simplified by using parameterizations. </p><p>Tower based measurements at the Östergarnsholm Island in the Baltic Sea have been used to study the air-sea turbulent exchange of latent and sensible heat and the heat flux parameterizations. Although the measurements are made at an island, data obtained at this site is shown to represent open ocean conditions during most situations for winds coming from the east-south sector. It is found that during conditions with small air-sea temperature differences and wind speeds above 10 m s^-1, the structure of the turbulence is re-organized. Drier and colder air from aloft is transported to the surface by detached eddies, which considerably enhance the turbulent heat fluxes. The fluxes where observed to be much larger than predicted by current state-of-the-art parameterizations. The turbulence regime during these conditions is termed the Unstable Very Close to Neutral Regime, the UVCN-regime.</p><p>The global increase of the latent and sensible heat fluxes due to the UVCN-regime is calculated to 2.4 W m^-2 and 0.8 W m^-2 respectively. This is comparable to the current increase of the radiative forcing due to anthropogenic emissions of greenhouse gases, reported in Intergovernmental Panel on Climate Change fourth assessment report (IPCC AR4). Thus the UVCN-effect could have a significant influence when predicting the future weather and climate.</p>

Oceans cover about 70% of the earth’s surface. They are the largest source of the atmospheric water vapour and act as enormous heat reservoirs. Thus in order to predict the future weather and climate it is of great importance to understand the processes governing the exchange of water vapour and heat between the ocean and atmosphere. This exchange is to a large extent mediated by turbulent eddies. Current numerical climate and weather forecast models are unable to resolve the turbulence, which means that the turbulent exchange needs to be simplified by using parameterizations. Tower based measurements at the Östergarnsholm Island in the Baltic Sea have been used to study the air-sea turbulent exchange of latent and sensible heat and the heat flux parameterizations. Although the measurements are made at an island, data obtained at this site is shown to represent open ocean conditions during most situations for winds coming from the east-south sector. It is found that during conditions with small air-sea temperature differences and wind speeds above 10 m s-1, the structure of the turbulence is re-organized. Drier and colder air from aloft is transported to the surface by detached eddies, which considerably enhance the turbulent heat fluxes. The fluxes where observed to be much larger than predicted by current state-of-the-art parameterizations. The turbulence regime during these conditions is termed the Unstable Very Close to Neutral Regime, the UVCN-regime. The global increase of the latent and sensible heat fluxes due to the UVCN-regime is calculated to 2.4 W m-2 and 0.8 W m-2 respectively. This is comparable to the current increase of the radiative forcing due to anthropogenic emissions of greenhouse gases, reported in Intergovernmental Panel on Climate Change fourth assessment report (IPCC AR4). Thus the UVCN-effect could have a significant influence when predicting the future weather and climate.

Knowledge of the turbulent fluxes at the sea surface is important for understanding the interaction between atmosphere and ocean. With better knowledge, improvements in the estimation of the heat exchange coefficients can be made and hence models are able to predict the weather and future climate with higher accuracy. The exchange coefficients of latent and sensible heat during stable stratification vary in the literature. Therefore it is necessary to investigate the processes influencing the air-sea exchange of water vapour and heat in order to estimate these values. With measurements from a tower and a directional waverider buoy at the site Östergarnsholm in the Baltic Sea, data used in this study have been sampled from the years 2005-2007. This site represents open-ocean conditions during most situations when the wind comes from the south-east sector. The neutral exchange coefficients, CEN and CHN, have been calculated along with the non-dimensional profile functions for temperature and wind to study the dependence of stability and other parameters of relevance. It was found that CEN increased slightly with wind speed and reached a mean value of approximately 1.45×10-3. The highest values of CEN were observed during near neutral conditions and low wave ages. CHN attained a mean value of approximately 0.77×10-3 and did not show any relation to wind speed or to wave age. No significant dependence with wind or wave direction could be shown for either CEN or CHN in the sector 80-220°. The stability correction, performed to reduce the dependence on stratification for CEN and CHN, was well performed for stabilities higher than 0.15. The stability is represented by a relationship between the height and the Obukhov-length (z/L). Validity of the non-dimensional profile functions for temperature and wind showed that, for smaller stabilities, these functions gave higher values than the corresponding functions recommended by Högström (1996). The profile funtions for temperature was shown to have a larger scatter while the profile functions for wind was less scattered and deviated more from the functions given by Högström / Kunskap om turbulenta flöden i det marina gränsskiktet är viktigt för att förstå växelverkan mellan atmosfär och hav. Med bättre kunskap kan förbättringar i bestämningen av utbyteskoefficienterna för latent och sensibelt värme erhållas. Det medför att modeller kan prognostisera väder och framtida klimat med högre noggrannhet. Utbyteskoefficienterna för latent och sensibelt värme har för stabil skiktning olika värden i litteraturen. Detta gör det nödvändigt att undersöka de processer som påverkar utbytet av vattenånga och värme mellan luft och hav för att kunna bestämma dessa värden. Data som har använts i den här studien insamlades mellan år 2005 och 2007 från en boj och ett torn vid mätplatsen Östergarnsholm i Baltiska havet. För det flesta situationer, när vinden blåser från syd-ost, representerar mätplatsen ett förhållande likvärdigt det över öppet hav. De neutrala utbyteskoefficienterna, CEN och CHN, och de dimensionslösa profilfunktionera för temperatur och vind, och , har beräknats för att studera beroendet av stabilitet samt andra relevanta parametrar. Beräkningarna visade att CEN ökade något med vindhastighet och hamnade på ett medelvärde av ungefär 1.45×10-3. De högsta värdena på CEN observerades vid nära neutrala förhållanden och låga vågåldrar. CHN uppmättes till att ha ett medelvärde på ungefär 0.77×10-3 och uppvisade inget beroende med vindhastighet eller vågålder. Inget märkbart beroende med vind- eller vågriktning kunde visas för CEN eller CHN i sektorn 80-220°. Stabilitetskorrektionen, utförd för att reducera beroendet av atmosfärens skiktning för CEN och CHN, var bra för stabiliteter högre än 0.15. Stabiliteten representeras av förhållandet mellan höjden och Obukhov-längden (z/L). Utvärdering av de dimensionslösa funktionerna för temperatur och vind visade att dessa funktioner, för små stabiliteter, gav högre värden än motsvarande funktioner som rekommenderas av Högström (1996). Värdena på profilfunktionerna för temperatur hade större spridning än värdena på profilfunktionerna för vind och avvek mer från funktionerna givna av Högström.

Nanofiltration is a proper way of preparation of drinking water. The process has a lot in common with reverse osmosis where a semipermeable membrane is used to separate a pure water flow from the remaining water. A pilot plant was used to ensure that nanofiltration is a suitable technology for a specific waterworks station in Glemmingebro, Ystad. The purpose was also to find out if a pH-adjustment is needed for feed water in a possible full scale plant.  In this case nanofiltration is used mainly to remove sulphate and calcium since the raw water contains concentrations of these substances which exceed the limits for potable water. It is important to receive a high recovery (RC), otherwise the deliviery of water won’t be high enough. On the other hand a high RC increases the risk of precipitates, which require more frequent cleaning. An optimal RC has already been calculated, the intention of this survey is to consider whether the theory is consistent with reality or not. Calculations of the highest acceptable pH-value were made in a computer program from Dow, ROSA. The result indicates that nanofiltration is suitable to use in this waterworks station and a pH-adjustment is needed when the pH level of raw water exceeds 7.7. / Tjänligt dricksvatten är en självklarhet för många. Processen som krävs för att producera vattnet är emellertid ganska komplicerad. Vattentäkterna har varierande förutsättningar och problematiken för varje enskilt vattenverk löses därför specifikt. En teknik som kan användas vid dricksvattenberedning är membranteknik i form av nanofiltrering. För att en membranprocess ska fungera krävs ett semipermeabelt membran vilket innebär att endast vissa molekyler tillåts att passera. Detta fenomen kallas omvänd osmos. Vattenmolekylerna diffunderar mot koncentrationsgradienten med hjälp av energi i form av ett högt tryck. På så vis återfås ett rent vatten från ett vatten innehållande en högre andel lösta ämnen. Ett av de centrala begreppen inom membranteknik är recovery (RC). RC (%) = permeatflöde/inflöde x 100 Permeat är den del av vattnet som filtrerats genom membranet, som senare ska bli dricksvatten. Enheten för recovery är %. Inflödet är den totala mängd vatten som matas in i anläggningen. Det vattnet som inte filtreras igenom membranet bildar tillsammans med de avskilda ämnena det flöde som kallas koncentrat eller avloppsflöde. En hög recovery innebär att av det vattnet som matas in till anläggningen går en större del ut som dricksvatten och en mindre del till avlopp. En låg recovery medför att det behövs en större mängd matarvatten för att erhålla samma mängd permeat. Med ökad recovery ökar koncentrationen av de avskilda ämnena i avloppsflödet. Detta sker eftersom samma mängd ämnen avskiljs, men volymen vatten till avlopp minskar. Löslighetsprodukten för svårlösliga föreningar riskerar då att överskridas, vilket resulterar i att de fälls ut och orsakar igensättning av membranet.  För att motverka igensättning kan en antiscalent användas. Optimal recovery är högsta möjliga, som inte orsakar igensättning av membranet. Den här studien är utförd på en specifik anläggning för Ystad kommun. Vattenverket är beläget i Glemmingebro. Invånarna i östra delen av kommunen får sitt vatten från kommunens största vattenverk, men det blandas upp med vatten från det lokala verket.  Sommartid råder det brist på vatten och planen är att hushållen i Glemmingebro i framtiden ska få större delen av sitt vatten från det lokala verket under den här perioden. Förutsättningarna för den här grundvattentäkten är att vattnet innehåller höga halter av både kalcium och sulfat. Det krävs en process där båda dessa ämnen reduceras för att uppnå tjänligt dricksvatten. Den höga halten av kalcium bidrar till att råvattnets hårdhetsgrad är 21dhᵒ. Sweco har gjort inledande undersökningar, där de kommit fram till att membranteknik troligtvis är lämpligt att använda vid beredning av dricksvatten i Glemmingebro. De har hyrt in två pilotanläggningar för vidare försök. Syftet med denna undersökning är att genom utredning av pilotförsök säkerställa att membranteknik är lämpligt att använda för dricksvattenberedning på Glemmingebro vattenverk, samt att utvärdera om det behövs en pH-sänkning för inkommande råvatten. Jag har också för avsikt att skapa en rapport för de som vill veta hur tekniken fungerar, alternativt är intresserade av dricksvattenberedning. Min förhoppning är att jag ska kunna belysa vad som är extra tänkvärt vid ett pilotförsök inom membranteknik, vilka problem som uppstår och hur dessa löses. Resultatet visar att membranteknik lämpar sig för beredning av dricksvatten på Glemmingebro vattenverk. Med en recovery på 75 % bedöms intervallen mellan tvätt av membranet överstiga fyra veckors normal drift vilket är önskvärt för anläggningen.  Avskiljningsgarden för oönskade ämnen har i pilotförsöken uppnått 95 % (kalcium), respektive 98 % (sulfat), vilket är förväntad nivå. Råvattnets pH varierar mellan 8,4 och 7,1. Analysdata visar att de högst uppmätta värdena främst förekommit sommartid. Under den här perioden antas råvattentemperaturen vara 15ᵒC. PH för inkommande vatten behöver vid denna temperatur regleras då pH överstiger 7,7. Detta för att undvika igensättning av membranet. Viktigt att notera är att en pilotanläggning inte visar hela verkligheten, utan endast ger en ungefärlig uppskattning om vad utfallet blir. / ombyggnad av Glemmingebro vattenverk

Control Designs for Low-Loss Active Magnetic Bearings: Theory and Implementation Brian C. D. Wilson 327 Pages Directed by Dr. Panagiotis Tsiotras and Dr. Bonnie Heck-Ferri Active Magnetic Bearings (AMB) have been proposed for use in Electromechanical Flywheel Batteries. In these devices, kinetic energy is stored in a magnetically levitated flywheel which spins in a vacuum. The AMB eliminates all mechanical losses, however, electrical loss, hich is proportional to the square of the magnetic flux, is still significant. For fficient operation, the flux bias, which is typically introduced into the electromagnets to improve the AMB stiffness, must be reduced, preferably to zero. This zero-bias (ZB) mode of operation cripples the classical control techniques which are customarily used and nonlinear control is required. As a compromise between AMB stiffness and efficiency, a new flux bias scheme is proposed called the generalized complementary flux condition(gcfc). A flux-bias dependent trade-off exists between AMB stiffness, power consumption, and power loss. This work theoretically develops and experimentally verifies new low-loss AMB control designs which employ the gcfc condition. Particular attention is paid to the removal of the singularity present in the standard nonlinear control techniques when operating in ZB. Experimental verification is conduced on a 6-DOF AMB reaction wheel. Practical aspects of the gcfc implementation such as flux measurement and flux-bias implementation with voltage mode amplifiers using IR compensation are investigated. Comparisons are made between the gcfc bias technique and the standard constant-flux-sum (cfs) bias method. Under typical operating circumstances, theoretical analysis and experimental data show that the new gcfc bias scheme is more efficient in producing the control flux required for rotor stabilization than the ordinary cfs bias strategy.

In this thesis axial flux and radial flux brushless dc motors will be studied as a drive motor for the control of moment gyroscope wheel. Design equations for axial flux and radial flux brushless dc motor topologies will be reviewed. Based on these equations radial and axial flux motors with different number of poles will be designed that meet control moment gyroscope wheel application requirements. The results will be evaluated in terms of efficiency, torque/mass and torque/volume, and suitability for the control moment gyroscope application.

Atmospheric convection is sensitive to the nature of the surface and its temperature. Both dry (without cloud) and moist (with cloud) convections depend on the surface temperature. Surface temperature is of critical importance in several practical applications like human comfort and crop cultivation. In the climate change scenario too, variations in the surface temperature take the center stage. Therefore, prediction of surface temperature is important. The evolution of the temperature is governed by the energy equation and the surface temperature by the surface energy balance. Important components of the surface energy balance are radiation (incoming solar radiation, reflected solar radiation, incoming and outgoing longwave radiation), sensible and latent heat fluxes and heat flux into the ground (called ground heat flux). A large number of individual and collective observations have been carried out in the past to understand the atmospheric boundary layer and the surface energy budgets. However a major share of the observations is from mid-latitudes. There have been few experiments carried out in India, for example, MONTBLEX, LASPEX, etc. One common drawback among these experiments is that the data time series is discontinuous and continuous measurements covering an entire season are lacking. Moreover these measurements were not comprehensive and hence did not allowed to calculate complete surface energy balance – in some cases radiation data is not available while in some humidity data. Therefore, continuous time series of sufficient duration and covering all variables needed to look at the seasonal energy balance based on measurements alone is missing in the Indian context. New programmes with the main objective of predicting convection are being planned in India. For example, PROWNAM (Prediction of Regional Weather with Observational Meso-Network and Atmospheric Modeling) is aimed at predicting the short term weather at SHAR and STORM (Severe Thunderstorms – Observations and Regional Modeling) aims to predict the occurrence of severe thunderstorms in the northeastern India. In both these programmes, measurement of all components of surface energy balance is one of the main objectives. However, the minimum configuration and data accuracy requirements for the flux towers, sensitivity of computed fluxes on data accuracy have not been carefully evaluated. This thesis is aimed at filling this gap. As a part of my work, a 10 m high micrometeorological tower was installed in an open area within the Indian Institute of Science (IISc) Air Field. Temperature, relative humidity and wind speed and direction instruments were mounted at two levels, 2 m and 8 m. All components of radiation were measured. Data, sampled every 5 s and averaged for 2 minutes were continuously stored, starting May 2006 onwards. Soil temperature was measured at 4 depths, 5 cm, 10 cm, 15 cm and 20 cm. In addition, a sonic anemometer capable of measuring 3 components of velocity and air temperature was installed at 2 m height, and data was collected for more than a month to enable the calculation of momentum and buoyancy fluxes using the Eddy correlation method (ECM). The present work evaluated the sensitivity of the fluxes for small calibration errors and quantified the minimum data accuracies and configuration needed for flux measurement with the Profile method (PM). After applying corrections, the comparison of fluxes from PM and ECM are in good agreement. The complete long-term surface energy balances is calculated in terms of source and sink. One aspect that emerges from the observation is that the seasonal variation in the sink term is relatively small (150-170 Wm-2) whereas the source term shows much larger variation from 180-250 Wm-2. A method has been implemented by which the ground surface temperature can be estimated by using the subsurface temperature timeseries by the method of Fourier decomposition and using the Fourier heat conduction equation. In addition we can compute the thermal diffusivity of the soil by using the amplitude and phase information of the sub-surface soil time series. The estimated temperatures from this method and one that estimated from radiation method are in good agreement with the maximum difference being less than 0º C.

In this work an intersection between optimization methods and animal cell culture modeling is considered. We present optimization based methods for analyzing and building models of cell culture; models that could be used when designing the environment cells are cultivated in, i.e., medium. Since both the medium and cell line considered are complex, designing a good medium is not straightforward. Developing a model of cell metabolism is a step in facilitating medium design. In order to develop a model of the metabolism the methods presented in this work make use of an underlying metabolic reaction network and extracellular measurements. External substrates and products are connected via the relevant elementary flux modes (EFMs). Modeling from EFMs is generally limited to small networks, because the number of EFMs explodes when the underlying network size increases. The aim of this work is to enable modeling with more complex networks by presenting methods that dynamically identify a subset of the EFMs. In papers A and B we consider a model consisting of the EFMs along with the flux over each mode. In paper A we present how such a model can be decided by an optimization technique named column generation. In paper B the robustness of such a model with respect to measurement errors is considered. We show that a robust version of the underlying optimization problem in paper A can be formed and column generation applied to identify EFMs dynamically. In papers C and D a kinetic macroscopic model is considered. In paper C we show how a kinetic macroscopic model can be constructed from the EFMs. This macroscopic model is created by assuming that the flux along each EFM behaves according to Michaelis-Menten type kinetics. This modeling method has the ability to capture cell behavior in varied types of media, however the size of the underlying network is a limitation. In paper D this limitation is countered by developing an approximation algorithm, that can dynamically identify EFMs for a kinetic model. / I denna avhandling betraktar vi korsningen mellan optimeringsmetoder och modellering av djurcellodling.Vi presenterar optimeringsbaserade metoder för att analysera och bygga modeller av cellkulturer. Dessa modeller kan användas vid konstruktionen av den miljö som cellerna ska odlas i, dvs, medium.Eftersom både mediet och cellinjen är komplexa är det inte okomplicerat att utforma ett bra medium. Att utveckla en modell av cellernas ämnesomsättning är ett steg för att underlätta designen av mediet. För att utveckla en modell av metabolismen kommer de metoder som används i detta arbete att utnyttja ett underliggande metaboliskt reaktions\-nätverk och extracellulära mätningar. Externa substrat och produkter är sammankopplade via de relevanta elementära metaboliska vägarna (EFM).Modellering med hjälp av EFM är i allmänhet begränsad till små nätverk eftersom antalet EFM exploderar när de underliggande nätverket ökar i storlek. Målet med detta arbete är att möjliggöra modellering med mer komplexa nätverk genom att presentera metoder som dynamiskt identifierar en delmängd av EFM. I artikel A och B betraktar vi en modell som består av EFM och ett flöde över varje EFM.I artikel A presenterar vi hur en sådan modell kan bestämmas med hjälp av en optimeringsteknik som kallas kolumngenerering.I artikel A undersöker vi hur robust en sådan modell är med avseende till mätfel. Vi visar att en robust version av det underliggande optimeringsproblemet i artikel A kan konstrueras samt att kolumngenerering kan appliceras för att identifiera EFM dynamiskt. Artikel C och D behandlar en kinetisk makroskopisk modell. Vi visar i artikel C hur en sådan modell kan konstrueras från EFM.Denna makroskopiska modell är skapad genom att anta att flödet genom varje EFM beter sig enligt Michaelis-Menten-typ av kinetik. Denna modelleringsmetod har förmågan att fånga cellernas beteende i olika typer av media, men storleken på nätverket är en begränsning.I artikel D hanterar vi denna begränsing genom att utveckla en approximationsalgoritm som identifierar EFM dynamiskt för en kinetisk modell. / <p>QC 20150827</p>

Wo und wie schnell nehmen Wurzeln Wasser auf? Obwohl diese Frage in Pflanzen- und  Bodenwissenschaften von großer Bedeutung ist, gibt es nur wenige experimentelle Daten darüber, an welcher Stelle der Wurzeln eine transpirierende Pflanze das Wasser aus dem Boden erhält. Die Antwort auf diese Frage erfordert direkte und in-situ Messungen des lokalen Wasserflusses in die Wurzel hinein. Ziel dieser Arbeit war es, eine neue Methode zu entwickeln und anzuwenden, um den lokalen Wasserfluss in unterschiedliche Segmente der Pflanzenwurzeln zu quantifizieren. Dabei wurde Neutronenradiographie eingesetzt um den Transport von deuteriertem Wasser (D2O) in die Wurzel von Lupinen zu untersuchen. Die Lupinen wuchsen in Aluminium Containern, die mit sandigem Boden gefüllt waren. Der sandige Boden wurde mit Hilfe von 1cm-dicken Schichten groben Sandes in verschiedene Bereiche eingeteilt. Diese Schichten reduzierten die Diffusion von D2O zwischen den verschiedenen Bereichen.  D2O wurde in ausgewählte Bereiche tagsüber (transpiriende Pflanzen) und nachts (nicht transpiriernde Pflanze) injiziert. Transport von D2O in die Wurzeln hinein wurde durch Neutronenradiographie mit einer räumlichen Auflösung von 100 µm in Intervallen von 10 Sekunden aufgezeichnet. Die Messungen zeigten: i) Transport von D2O in die Wurzel hinein war tagsüber schneller als nachst; ii) D2O wurde tagsüber schnell entlang der Wurzel in Richtung Spross transportiert, während dieser axiale Fluss nachts vernachlässigbar war. Die Unterschiede zwischen Tag- und Nachtmessungen wurden durch konvektiven Transport von D2O in den Wurzeln erklärt. Um den effektiven Wasserfluss in die Wurzeln hinein zu quantifizieren, wurde ein einfaches Konvektions-Diffusions Modell entwickelt, wobei die Zunahme der D2O Konzentration in Wurzeln vom konvektiven Transport abhängt und von the Diffusion des D2O in die Wurzeln. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wasseraufnahme nicht gleichmäßig entlang der Wurzel stattfindet. Die Wasseraufnahme war in den oberen Bodenschichten höher als in den tieferen. Entlang einzelner Wurzeln war der radiale Fluss in nahen Teilen der Wurzel höher als in den weiter entfernten Teilen der Wurzel. In Lupinen fand die Wasseraufnahme im Wesentlichen in den lateralen Wurzeln statt. Die Funktion der Pfahlwurzel war es, das Wasser der lateralen Wurzeln zu sammeln und zum Spross zu transportieren. Diese Funktion wird durch eine geringe radiale und eine hohe axiale Leitfähigkeit sichergestellt.  Wir haben diese Technik auch angewandt um den Einfluss der Rhizosphäre auf die Wasseraufnahme zu untersuchen. Wie vor Kurzem auch in der Literatur berichtet wurde, wurde auch in dieser Arbeit beobachtet, dass der Boden in der unmittelbaren Nähe der Wurzeln, der sogenannten Rhizosphäre, hydrophob wird, wenn der Boden trocken wird. Zum ersten Mal konnte gezeigt werden, dass durch die Hydrophobizität der Rhizosphäre die Wasseraufnahme nach Trocknung und folgender Bewässerung reduziert wird. Es wurde die Schlussfolgerung gezogen, dass nach Trocknung die Rhizosphäre einen entscheidenden Wiederstand für den Wasserfluss zur Wurzel darstellt. Das beeinflusst vermutlich auch die Ausdehnung des Bereiches der Wurzeln, in dem Wasser aufgenommen wird. Die Bedeutung dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Methode, um Wasseraufnahme durch Wurzeln lebender Pflanzen lokal zu quantifizieren. Diese Methode macht es möglich quantitativ zu messen, wo und wie schnell Wurzeln Wasser im Boden aufnehmen. Diese Technik wird es erleichtern, die Funktionsweise der Wurzeln verschiedener Pflanzen zu verstehen und den Einfluss von Wurzelwachstum und wechselnder äußerer Bedingungen, wie Wassergehalt, Transpiration und Verfügbarkeit von Nährstoffen und vieler weiterer Faktoren zu untersuchen.  Die Antwort auf diese Fragen könnten einen weiten Bereich für landwirtschaftliche Anwendungen eröffnen, die darauf abzielen, Bewässerungsmethoden zu verbessern.

Le travail présenté porte sur l'étude des échanges d'énergie et de matière, au travers du bilan thermique net à la surface océanique, dans une région de l'océan Atlantique nord. Le flux ondes courtes, terme prépondérant de ce bilan, est déterminé grâce à la méthode Heliosat adaptée aux données de basse résolution spatiale du satellite METEOSAT-4. A méso-échelle, sur une base horaire, nous mettons en relief la grande variabilité du flux solaire à la surface. Les résultats de comparaison avec des mesures in situ sur notre zone d'étude sont satisfaisants. Nous estimons les performances de huit formulations semi-empiriques usuelles sur la restitution du flux ondes longues net en utilisant des moyennes mensuelles climatologiques ou des mesures in situ des paramètres surfaciques. Nous testons ensuite une méthode développée pour l'utilisation de données satellitaires. Mais la validation de ce modèle sur notre zone d'étude s'avère plus mauvaise que l'utilisation de simples relations semi-empiriques. Nous évaluons qualitativement et quantitativement l'impact de l'ennuagement sur les flux radiatifs en réalisant une classification des types de ciels selon la nébulosité totale. Nous réalisons ensuite des moyennes climatologiques des flux de surface étudiés afin d'en déduire le bilan thermique net sur notre zone d'étude et nous analysons ses variations zonales pour les mois de septembre et d'octobre. Dans une dernière partie, nous nous focalisons sur l'observation in situ de trois situations météorologiques particulières afin d'estimer l'impact de la variabilité spatio-temporelle pour la restitution de ce bilan. Des variations significatives des flux estimés sont mises en évidence en fonction d'échelles de temps variable ainsi qu'en fonction des méthodes de sous-échantillonnage spatial utilisées pour la construction des images satellitaires.