La technique micro météorologique de covariance de turbulences est utilisée pour estimer les échanges de CO2 entre les écosystèmes et latmosphère. Des centaines de sites instrumentés, répartis dans le monde entier, lutilisent désormais pour étudier une grande variété décosystèmes. Cette technique est cependant entachée dune erreur systématique lorsquelle est appliquée sur des couverts hauts comme des forêts, en conditions atmosphériques stables, cest-à-dire essentiellement pendant les nuits peu venteuses et sans couverture nuageuse. Pendant ces périodes, en effet, le transport turbulent serait concurrencé par un autre mécanisme de transport qui est ladvection. Dans ce travail, la présence dadvection a été testée sur le site expérimental forestier de Vielsalm (Belgique) et son importance a été évaluée. A cette fin, un dispositif expérimental permettant des mesures de vitesse de vent, de concentration de CO2 et de température de lair à lintérieur de la forêt a été installé. Il a permis la mise en évidence, pendant les périodes stables, découlements gravitationnels se réalisant près du sol suite au refroidissement des surfaces et à la présence dune faible pente. Il a été montré que ces écoulements étaient responsables du transport advectif de CO2. Une analyse dincertitude a été menée à laide de campagnes de mesures spécifiques. Elle a conclu à la faisabilité des mesures de gradients verticaux et surtout horizontaux de CO2 sur le site mais a montré que le plus grand facteur dincertitude portait sur les estimations de la composante verticale de la vitesse au-dessus de et dans la forêt. Malgré ces incertitudes, une analyse fine des épisodes gravitationnels a permis de mettre en évidence un mécanisme cohérent liant les écoulements dair et le champ des concentrations de CO2 et permettant de mieux comprendre comment le CO2 pouvait être transporté latéralement et verticalement par les écoulements gravitationnels. Finalement, la faisabilité dune correction basée sur lestimation des termes advectifs a été évaluée. Il a été montré que les incertitudes portant sur ladvection étaient trop importantes pour permettre daméliorer sensiblement le bilan nocturne des flux de CO2 au moyen de cette méthode. Celle-ci savère toutefois intéressante pour mieux comprendre les processus de transport à loeuvre dans un couvert forestier./The micrometeorological technique of eddy-covariance is used for the estimation of the CO2 exchange between the ecosystems and the atmosphere. Hundreds of instrumented sites, spread all over the world, use it henceforth to study a great variety of ecosystems. This technique is however affected by a systematic error when applied above tall canopies like forests, in stable atmospheric conditions, i.e. primarily during non windy nights without cloud cover. Indeed, during these periods the turbulent transport would be competed with by another transport mechanism which is called advection. In this work, the presence of advection has been tested on the experimental forested site of Vielsalm (Belgium) and its importance has been evaluated. For this purpose, an experimental set-up allowing the measurements of wind velocity, CO2 concentration and temperature of the air inside the forest has been installed. It has allowed the description, for the stable periods, of gravitational flows being carried out close to the ground due to the cooling of surfaces and the presence of a weak slope. These flows were shown to be responsible for advective CO2 transport. An uncertainty analysis has been carried out using dedicated measurement campaigns. It has conclude with the feasibility of measurements of vertical and especially horizontal CO2 gradients on the site but has shown that the greatest factor of uncertainty related to the estimate of the vertical velocity component above and in the forest. In spite of these uncertainties, a fine analysis of the gravitational episodes has made it possible to highlight a coherent mechanism linking the flow field and the CO2 concentration field and making it possible to better understand how CO2 could be transported laterally and vertically by the gravitational flows. Finally, the feasibility of a correction based on the estimate of the advective terms has been evaluated. It has been shown that uncertainties relating to advection were too important to make it possible to appreciably improve the night assessment of CO2 fluxes by means of this method. This one proves however interesting for better understanding the processes of transport at work in a forest cover.

Cette thèse concerne la géométrie asymptotique de variétés riemanniennes complètes non compactes, dont la courbure tend vers zéro à l'infini, assez vite. Afin de compléter des travaux déjà existants, on s'attache à comprendre le cas où la croissance du volume est non maximale, c'est-à-dire strictement moins rapide que dans l'espace euclidien de même dimension. Dans ce contexte, on prouve tout d'abord une inégalité de Sobolev à poids et une inégalité de Hardy, qui permettent de généraliser nombre de résultats établis quand la croissance du volume est maximale. On obtient en particulier des résultats de rigidité et de finitude de la topologie pour des variétés Ricci plates et asymptotiquement plates. On obtient ensuite un résultat de structure asymptotique pour une classe d'instantons gravitationnels : typiquement, ceux qui ont une croissance du volume cubique sont asymptotes à des fibrations en cercles au-dessus d'une variété asymptotiquement localement euclidienne .

Cette thèse propose une étude mathématique du comportement des solutions autour d'états stationnaires pour des systèmes cinétiques gravitationnels de type Vlasov. Les trois premières parties présentent des résultats théoriques. Tout d'abord, par une ap- proche variationnelle, on construit des états stationnaires pour le système de Vlasov-Manev et on montre leur stabilité orbitale. Ensuite, on prouve l'existence de solutions autosimi- laires explosant en temps fini autour d'un état stationnaire pour le système dit de "Vlasov- Manev pur". Enfin on démontre la stabilité orbitale d'une large classe d'états stationnaires pour le système de Vlasov-Poisson relativiste. Ces résultats s'appuient sur de nouvelles méthodes utilisant la rigidité du flot. Celles-ci permettent notamment d'obtenir la séparation d'états stationnaires en évitant l'étude d'équations d'Euler-Lagrange non locales, de résoudre un problème variationnel avec une infinité de contraintes et de prouver la stabilité orbitale de solutions stationnaires non nécessairement obtenues de manière variationnelle. Dans la quatrième et dernière partie, nous étudions numériquement l'équation de Vlasov-Poisson en coordonnées radiales. Après avoir choisi un système de variables adéquates, nous présentons des schémas numériques de différences finies conservant la masse et le Hamiltonien du système.

Ce travail de thèse s'intéresse à la résolution d'équations de Monge-Ampère complexes et à ses applications sur certains types de variétés non compactes. Ce mémoire décrit plus précisément deux situations distinctes dans lesquelles on résout des équations de Monge-Ampère, avant de tirer les conséquences de ces résolutions. Dans une première partie, on travaille sur le complémentaire d'un diviseur à croisements normaux dans une variété kählérienne compacte. On fixe sur le complémentaire du diviseur une classe de métriques kählériennes à singularités cusp le long du diviseur. Pour construire des géodésiques entre métriques de cette classe, on résout une équation de Monge-Ampère homogène, sur le produit de notre ouvert de Zariski par une surface de Riemann à bord. On applique cette construction à un résultat d'unicité de métriques à courbure scalaire constante dans la classe considérée ; on résout encore pour cela une équation de Monge-Ampère avec second membre sur le complémentaire du diviseur. On exhibe enfin des obstructions topologiques à l'existence de métriques à courbure scalaire constante au sein des classes de métriques kählériennes singulières envisagées. La seconde partie du mémoire traite d'une construction analytique d'instantons gravitationnels ALF, ou variétés complètes de dimension 4, hyperkählériennes, à croissance cubique du volume. On donne la construction d'instantons diédraux ; on considère plus exactement des résolutions de singularités kleiniennes diédrales. Le traitement d'une équation de Monge-Ampère, donné pour des variétés kählériennes ALF assez générales, nous permet sur nos exemples de corriger un prototype simple pour obtenir la métrique hyperkählérienne recherchée.

Cette thèse est dédiée à l'étude d'une classe de couplages dans l'action effective de la théorie des cordes qui se trouvent au croisement entre la théorie des cordes topologique et les théories de jauge supersymétriques. Ces couplages généralisent un ensemble de couplages gravitationnels qui calculent la fonction de partition de la théorie des cordes topologique. Dans la limite de théorie des champs, ces derniers reproduisent la fonction de partition de la théorie de jauge dans le fond Oméga lorsque l'un des paramètres de ce dernier, epsilon_+ , est égal à zéro. Cela suggère naturellement l'existence d'une généralisation dénommée la corde topologique raffinée. Les couplages étudiés dans ce manuscrit sont caractérisés par un multiplet vectoriel supplémentaire et sont calculés, en théorie des cordes, aux niveaux perturbatif et non-perturbatif. De plus, leur limite de théorie des champs donne la fonction de partition de la théorie des champs dans un fond Oméga général. Ainsi, ces couplages ouvrent de nouvelles perspectives pour la définition, au niveau de la surface d'univers, de la théorie des cordes topologiques raffinée.

Au long de ce manuscrit de thèse je présenterai des effets non linéaires émergents dans les condensats d'exciton-polaritons spineurs. Après un chapitre d'introduction amenant les notions de bases nécessaires, je me concentrerai dans une première partie sur les défauts topologiques quantifiés par des nombres demi-entiers et discuterai leur stabilité, accélération et nucléation en présence de champs magnétiques effectifs. Nous verrons que ces objets se comportent comme des charges magnétiques manipulables démontrant une analogie fascinante avec les monopoles de Dirac. De manière remarquable nous verrons également que ces objets peuvent être utilisés comme des signaux stables pour sonder la physique d'analogues acoustiques de trous noirs. Dans une seconde partie j'étudierai des structures de basse dimensions. Plus particulièrement, je décrirai la formation de solitons de bande interdite et les oscillations de Bloch des exciton-polaritons dans des microfils comportant des structures périodiques et d'autre part les oscillations Josephson à température ambiante dans des paires de micropilliers couplés.

L’objectif principal de cette thèse concerne l’étude, la conception et la mise en œuvre numérique de schémas volumes finis associés aux solveurs de type Godunov. On s’intéresse à des systèmes hyperboliques de lois de conservation non linéaires, avec une attention particulière sur les équations d’Euler et les équations MHD idéale. Tout d’abord, nous dérivons un solveur de Riemann simple et véritablement multidimensionnelle, pouvant s’appliquer à tout système de lois de conservation. Ce solveur peut être considéré comme une généralisation 2D de l’approche HLL. Les ingrédients de base de la dérivation sont : la consistance avec la formulation intégrale et une utilisation adéquate des relations de Rankine-Hugoniot. Au final nous obtenons des expressions assez simples et applicables dans les contextes des maillages structurés et non structurés. Dans un second temps, nous nous intéressons à la préservation, au niveau discret, de la contrainte de divergence nulle du champ magnétique pour les équations de la MHD idéale. Deux stratégies sont évaluées et nous montrons comment le solveur de Riemann multidimensionnelle peut être utilisé pour obtenir des simulations robustes à divergence numérique nulle. Deux autres points sont abordés dans cette thèse : la méthode de relaxation pour un système Euler-Poisson pour des écoulements gravitationnels en astrophysique, la formulation volumes finis en coordonnées curvilignes. Tout au long de la thèse, les choix numériques sont validés à travers de nombreux résultats numériques. / The main objective of this thesis concerns the study, design and numerical implementation of finite volume schemes based on the so-Called Godunov-Type solvers for hyperbolic systems of nonlinear conservation laws, with special attention given to the Euler equations and ideal MHD equations. First, we derive a simple and genuinely two-Dimensional Riemann solver for general conservation laws that can be regarded as an actual 2D generalization of the HLL approach, relying heavily on the consistency with the integral formulation and on the proper use of Rankine-Hugoniot relations to yield expressions that are simple enough to be applied in the structured and unstructured contexts. Then, a comparison between two methods aiming to numerically maintain the divergence constraint of the magnetic field for the ideal MHD equations is performed and we show how the 2D Riemann solver can be employed to obtain robust divergence-Free simulations. Next, we derive a relaxation scheme that incorporates gravity source terms derived from a potential into the hydrodynamic equations, an important problem in astrophysics, and finally, we review the design of finite volume approximations in curvilinear coordinates, providing a fresher view on an alternative discretization approach. Throughout this thesis, numerous numerical results are shown.

Au long de ce manuscrit de thèse je présenterai des effets non linéaires émergents dans les condensats d'exciton-polaritons spineurs. Après un chapitre d'introduction amenant les notions de bases nécessaires, je me concentrerai dans une première partie sur les défauts topologiques quantifiés par des nombres demi-entiers et discuterai leur stabilité, accélération et nucléation en présence de champs magnétiques effectifs. Nous verrons que ces objets se comportent comme des charges magnétiques manipulables démontrant une analogie fascinante avec les monopoles de Dirac. De manière remarquable nous verrons également que ces objets peuvent être utilisés comme des signaux stables pour sonder la physique d'analogues acoustiques de trous noirs. Dans une seconde partie j'étudierai des structures de basse dimensions. Plus particulièrement, je décrirai la formation de solitons de bande interdite et les oscillations de Bloch des exciton-polaritons dans des microfils comportant des structures périodiques et d'autre part les oscillations Josephson à température ambiante dans des paires de micropilliers couplés. / Along this thesis manuscript I shall present some emergent nonlinear phenomena in spinor exciton polariton condensates. After an introductory chapter bringing the necessary background, I will in a first part focus on half-integer topological defects discussing their stability, acceleration and nucleation in the presence of effective magnetic fields. We will see that these objects behave as magnetic charges being fascinating dirac's monopole analogues. Remarkably we will see as well how they can be used as stable signals allowing to seed the physics acoustic black holes analogues. In a second part I will concentrate on low dimensional structures. Especially, I'll describe the formation of gap solitons and the Bloch oscillations of exciton-polaritons in periodically patterned microwires, and besides, the room temperature Josephson oscillations within pairs of coupled micropillars.