La prévision d'anomalies saisonnières et intrasaisonnières des précipitations est utile dans des domaines tels que l'agriculture et la gestion de l'eau, ainsi que dans la prévention des catastrophes climatiques dans les pays tropicaux. Les anomalies de température de la surface de la mer (Sea Surface Temperature; SST) associées au forçage El Nino/Southern Oscillation (ENSO) constituent une source majeure de prévisibilité dans les tropiques. En effectuant une mise à l'échelle dynamique des prévisions de modèles de circulation générale (MCG), les modèles régionaux du climat (MRC), grâce à leur résolution accrue, pourraient permettre une bonne prévision de ces anomalies saisonnières et intrasaisonnières dans les tropiques. Cette étude constitue une évaluation de l'habilité d'un MRC (le Rossby Center Regional Atmospheric Model version 3; RCA) à effectuer une mise à l'échelle des anomalies de SST et circulation de grande échelle associées au forçage ENSO. RCA est configuré sur un domaine comprenant l'est de l'Océan Pacifique tropical et les tropiques américaines, et il est exécuté pour 27 années différentes pour la période 1979-2005. Le modèle utilise comme conditions aux frontières les SST observées et les réanalyses du European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) pour la circulation de grande échelle. Nous étudions la performance de RCA à représenter les patrons régionaux de précipitation dans les tropiques américaines, en se concentrant sur la climatologie et la variabilité saisonnière et intrasaisonnière associée à ENSO. Les statistiques intrasaisonnières à l'étude sont la distribution de l'intensité de précipitation ainsi que les moments de transition entre les saisons sèches et humides. Deux articles acceptés pour publication dans la revue Tellus Series A : Dynamic Meteorology and Oceanography sont présentés ici, le premier se concentrant sur l'échelle saisonnière et le second sur l'échelle intrasaisonnière. Il est démontré que le modèle RCA reproduit la majorité des caractéristiques régionales de la précipitation ainsi que la variabilité de la précipitation associée à ENSO. Cette étude est une évaluation préliminaire pour le modèle RCA, qui devrait être suivie par une analyse plus poussée qui utiliserait des conditions aux frontières provenant d'un MCG. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle Régional du Climat, ENSO, Variabilité interannuelle, Précipitation, Tropiques américaines.

La modélisation du climat à haute résolution est nécessaire pour une meilleure compréhension des impacts des changements climatiques. Les modèles régionaux du climat (MRC) constituent une des principales sources de ce type de données puisque les modèles de circulation générale (MCG) ne fonctionnent toujours pas à une résolution suffisante pour répondre à ces besoins. Une fois que les MRC sont devenus des outils capables de générer des simulations physiquement réalistes, un effort important a été fait pour évaluer leur capacité de mise à l'échelle, en se concentrant principalement sur des variables moyennées temporellement. Cet effort ne s'est pas traduit par des améliorations sans équivoque par rapport aux simulations produites par les MCG. L'objectif principal de cette étude est d'examiner l'existence de la valeur ajoutée dans les simulations du modèle régional Canadien du climat (MRCC) par rapport à celles du modèle de circulation général canadien (MCGC) utilisé comme pilote. Dans cette première étape, il a été nécessaire d'analyser les échelles temporelles et spatiales communes aux deux modèles, le MRCC et le MCGC. Une comparaison est effectuée en ramenant les données à haute résolution des stations météorologiques et du MRCC à la résolution du MCGC. L'évaluation se base sur la comparaison des histogrammes d'intensités de précipitation et des 95e centiles des distributions afin de caractériser les événements extrêmes. On estime le degré de chevauchement entre les distributions simulées et observées en utilisant la mesure S définie par Perkins et al. (2007). Cette dernière reflète principalement le comportement des intensités faibles et modérées. Les résultats montrent que les statistiques quotidiennes des précipitations simulées par le MGCC et le MRCC sont généralement très similaires. En comparant les résultats des deux modèles, il n'existe aucune preuve de l'existence de la valeur ajoutée. En outre, pendant l'été, les données simulées par le modèle MCGC sont plus proches des observations que celles générées par le MRCC. Cette amélioration provient d'une meilleure simulation de la fréquence des jours secs. Pour les événements quotidiens les plus intenses, le MCGC produit aussi des résultats plus proches des valeurs observées que le MRCC. Ce dernier montre une sous-estimation constante de la fréquence d'occurrence des événements intenses. C'est aussi le cas dans les régions caractérisées par d'importants forçages de surface, où la différence entre les topographies des deux modèles pourrait avoir un impact. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : MRCC, Mise à l'échelle, Précipitation, Valeur ajoutée, Histogrammes.

Au cours des dernières années, grâce au radar à polarisation, on constate un intérêt particulier pour l'étude de l'estimation du taux de précipitation à partir du déphasage total mesuré. Plusieurs auteurs ont ainsi confirmé que le gradient radial de la composante de propagation de la phase est un bon indicateur pour estimer le taux de précipitation. Selon la théorie électromagnétique, le déphasage de propagation est une quantité monotone croissant avec la distance parcourue dans la précipitation. Cependant, dans certaines régions, comme dans la couche de fusion ou dans des orages de grêle, la phase mesurée présente parfois des anomalies, à savoir des valeurs négatives du déphasage total mesuré, qui ne sont pas encore complètement comprises. Afin d'expliquer ces valeurs, plusieurs interprétations ont été proposées de manière individuelle dans la littérature. Ce comportement est attribué soit à la composante de rétrodiffusion de la phase, soit au degré d'orientation en commun des hydrométéores dans l'espace, ou soit à la non-homogénéité à l'intérieur du volume de résolution dans des régions de forts gradients de la réflectivité. Le but de notre travail a donc été de développer une méthodologie théorique et opérationnelle capable d'intégrer les trois interprétations dans un seul modèle unifié. Dans un premier temps, nous avons développé une équation de la phase mesurée qui dépend explicitement des trois paramètres de la variabilité spatiale de la précipitation. Ensuite, afin d'examiner la contribution relative de chaque terme à la pondération de la phase dans la couche de fusion, nous avons analysé les variables polarimétriques pour deux heures de données du radar à la bande S de l'université McGill. Cette évaluation s'avère indispensable pour l'identification de la microphysique et de la structure fine de la précipitation dans la couche de fusion, ainsi que pour obtenir une meilleure estimation du taux de précipitation. Nos principaux résultats montrent que dans la région d'anomalie de la couche de fusion, le degré d'orientation en commun des hydrométéores et le déphasage de rétrodiffusion représentent les contributions les plus importantes. La contribution des gradients des variables polarimétriques, quoi que non nulle, est beaucoup moins importante par rapport aux autres termes de variabilité spatiale. Nous concluons alors que la prise en considération de manière individuelle d'un ou de plusieurs termes de variabilité spatiale de la précipitation conduit à une mauvaise évaluation du déphasage de rétrodiffusion caractéristique de la microphysique de la couche de fusion, ainsi que du déphasage de propagation caractéristique de la précipitation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Radar à polarisation, Gradients négatifs du déphasage total mesuré, Couche de fusion, Processus de rétrodiffusion, Orientation des hydrométéores, Volume de résolution radar non homogène.

Les liens entre le climat et la dynamique des aquifères canadiens sont encore mal connus. L'analyse des phénomènes climatiques à grande échelle, qui s'est avérée utile pour comprendre les causes des fluctuations interannuelles des débits en rivière, pourrait également expliquer en partie les cycles observés dans les chroniques de niveaux piézométriques. Ce mémoire a pour objectif d'étudier les causes de la variabilité de ces chroniques. Les analyses en ondelettes et de corrélation sont appliquées sur des chroniques piézométriques, de précipitations et de températures dans trois régions du Canada. Des liens de cause à effet sont recherchés avec quatre indices climatiques: l'Oscillation Nord-Atlantique (ONA), l'Oscillation Arctique (OA), l'indice Pacifique-Amérique du Nord (PAN) et l'anomalie de température au-dessus de la zone Niño-3 (ENSO3). Dans une optique de développement durable, l'étude vise à mieux comprendre le système hydrométéorologique dans son ensemble permettant éventuellement une meilleure gestion de la ressource en eau. Les trois zones choisies sont situées à l'est, au centre et à l'ouest du Canada, pour tenter de représenter des conditions climatiques et géographiques très différentes, soit: l'Ile-du-Prince-Édouard, le sud du Manitoba près de Winnipeg et l'extrême sud de l'Île de Vancouver en Colombie-Britannique. Chacune de ces régions compte trois puits de surveillance qui possèdent des séries de niveaux d'eau d'au moins 32 ans. Sept des neuf unités aquifères étudiées sont à nappe libre. Ces unités sont granulaires pour les sites à l'Île-du-Prince-Édouard, au Manitoba et en Colombie-Britannique. Les chroniques de 32 ans (1974-2005) permettent de décrire les fluctuations interannuelles de périodes de six années ou moins. Les analyses en ondelettes sont donc présentées sous forme de moyenne de périodicité pour des bandes temporelles spécifiques de 2-3 ans et de 3-6 ans. Les résultats révèlent des liens entre certains indices climatiques et les niveaux piézométriques, et par extension avec la recharge, dans chacune des régions ciblées. Dans les trois régions, des corrélations significatives sont observées entre les indices climatiques et les séries piézométriques, surtout pour la bande 3-6 ans. Plus spécifiquement, pour l'Île-du-Prince-Édouard, l'indice ENSO3 est l'anomalie climatique correspondant le mieux à la variable hydrogéologique et ce, dans les deux bandes de variabilité. Dans les prairies, des interactions fortes sont présentes pour les deux bandes de variabilité avec l'indice PAN. À l'Île de Vancouver, les plus fortes relations concernent les indices PAN et l'indice ENSO3 pour la bande de 3-6 ans ainsi que l'ONA pour la bande 2-3 ans. De façon surprenante dans la plupart des cas, les corrélations observées entre les indices climatiques et les séries piézométriques s'avèrent plus fortes que celles obtenues avec les températures et les précipitations, ce qui pourrait provenir du fait que les séries piézométriques sont influencées par une combinaison de variables climatiques. Ces résultats montrent que la variabilité interannuelle des chroniques piézométriques canadiennes peut être expliquée en partie par les phénomènes climatiques à grande échelle. Ils ouvrent la voie à l'intégration de séries d'indices climatiques dans les calculs de prévision des niveaux d'eau souterraine, améliorant ainsi la capacité de gestion de la ressource en eau souterraine. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Niveaux piézométriques, Précipitations, Températures, Indices climatiques, Analyse en ondelettes, Variabilité interannuelle, Canada.

L’irradiance spectrale solaire (SSI) dans la bande ultraviolette est un paramètre-clé pour la spécification de la moyenne et la haute atmosphère terrestre. Elle est requise dans de nombreuses applications en météorologie de l’espace, et aussi pour l’étude du climat. Or les observations souffrent de plusieurs défauts : manque de couverture spectrale et temporelle permanente, dégradation des capteurs, désaccords entre les instruments, etc. Plusieurs modèles de reconstruction de la SSI ont été développés pour pallier à ces difficultés. Chacun souffre de défauts, et la reconstruction du spectre en-dessous de 120nm est un réel défi. C’est dans ce contexte que nous avons développé un modèle empirique, qui recourt au champ magnétique photosphérique pour reconstruire les variations du spectre solaire. Ce modèle décompose les magnétogrammes solaires en différentes structures qui sont classées à partir de leur aire (et non sur la base de leur intensité, comme dans la plupart des autres modèles). La signature spectrale de ces structures est déduite des observations, et non pas imposée par des modèles de l’atmosphère solaire. La qualité de la reconstruction s’avère être comparable à celle d’autres modèles. Parmi les principaux résultats, relevons que deux classes seulement de structures solaires suffisent à reproduire correctement la variabilité spectrale solaire. En outre, seule une faible résolution radiale suffit pour reproduire les variations de centre-bord. Enfin, nous montrons que l’amélioration apportée par la décomposition du modèle en deux constantes de temps peut être attribuée à l’effet des raies optiquement minces. / The spectrally-resolved radiative output of the Sun (SSI) in the UV band, i.e. at wavelengths below 300 nm, is a key quantity for specifying the state of the middle and upper terrestrial atmosphere. This quantity is required in numerous space weather applications, and also for climate studies. Unfortunately, SSI observations suffer from several problems : they have numerous spectral and temporal gaps, instruments are prone to degradation and often disagree, etc. This has stimulated the development of various types of SSI models. Proxy-based models suffer from lack of the physical interpretation and are as good as the proxies are. Semi-empirical models do not perform well below 300 nm, where the local thermodynamic equilibrium approximation does not hold anymore. We have developed an empirical model, which assumes that variations in the SSI are driven by solar surface magnetic flux. This model proceeds by segmenting solar magnetograms into different structures. In contrast to existing models, these features are classified by their area (and not their intensity), and their spectral signatures are derived from the observations (and not from models). The quality of the reconstruction is comparable to that of other models. More importantly, we find that two classes only of solar features are required to properly reproduce the spectral variability. Furthermore, we find that a coarse radial resolution suffices to account for geometrical line-of-sight effects. Finally, we show how the performance of the model on different time-scales is related to the optical thickness of the emission lines.

La couronne solaire est un milieu très dynamique : instabilités du champ magnétique, qui structure le plasma, conduit à l'accélération et le chauffage des particules chargées et à l'éjection de grandes structures dans l'héliosphère, les émissions de masse coronale (CME, selon ces sigles en anglais). Ces structures magnétiques éjectées peuvent interagir avec le champ magnétique de la Terre et affecter le plasma de l'environnement. Ces structures conduisent également à l'induction des courants électriques dans le sol à des latitudes élevées. L'étude de l'origine et de la propagation de ces émissions est d'intérêt pour l’astrophysique dans l’encadre des applications générales et pour la météorologie de l’espace. La compréhension des processus de base est une condition importante pour l'élaboration des méthodes de prévision des arrivées de ces perturbations en utilisant des observations de la couronne solaire. Les CMEs sont observées et étudiées à travers des images coronographiques. La limitation fondamentale du coronographe est qu'il montre la couronne seulement dans le plan du ciel, donc il bloque, forcément, la vue sur le disque solaire. Mais le geoefficacité d'une CME dépend essentiellement de la proximité à la ligne Soleil- Terre et de l'évolution dans la basse couronne que ne sont pas visibles à travers des observations coronographiques. Un des problèmes est la difficulté d’estimer l'arrivée d'une CME à la Terre, parce que les mesures avec coronographes directes de la vitesse de propagation des CMEs qui est dirigée vers la Terre ne sont pas possibles dans la ligne Soleil-Terre. Cette thèse présente l'étude des CMEs en trois étapes : (1) une étude de cas de l'évolution CME dans la bassecouronne et son rôle dans l'accélération des particules, (2) la relation entre la polarisation de l'émission de sursauts radio de type IV associées à CMEs dans la couronne et l'orientation du champ magnétique observé quand les CMEs arrivent à la Terre, et (3) des estimations radiatives de la vitesse des CMEs pour les prévisions des temps d’arrivée des CMEs à la Terre. Imagerie en utilisant des émissions radio dans la basse couronna peut montrer les signatures des CMEs sur le disque solaire. Des études précédentes avec le Radiohéliographe de Nançay (NRH) suggèrent, en fait, que les images de radio aux longueurs d'onde métriques peuvent suivre l'évolution des CMEs bien avant qu'ils deviennent visibles dans la couronne. Le diagnostic de l'évolution CME dans la basse couronne développée dans ce travail a été illustrée par l'étude de l'événement éruptif du 26 Avril 2008, qui a offert une occasion unique d'étudier le lien physique entre une seule CME bien identifiée, l'accélération des électrons tracé par émission radio, ainsi que la production des particules énergétiques solaires (SEP, selon ces sigles en anglais) observées dans l'espace. Nous effectuons une analyse détaillée en combinant les observations radio (NRH et DAM, Wind / WAVES spectrographe) et les observations de la couronne avec des satellites dans EUV et lumière blanche, ainsi que des mesures ‘in situ’ des particules énergétiques près de 1UA (satellites SoHO et STEREO). En combinant des images prises à partir de plusieurs points de vue, nous avons pu déduire l'évolution 3D en fonction du temps du front de l’éjection de mass qui s’est développée autour de l’éruption de la CME. Enfin, nous avons identifié, à partir des observations radio et SEP, trois régions différentes d'accélération des particules associées à l'évolution de la même CME, séparés en longitude environ 140°. / The solar corona is a highly dynamical medium: instabilities of the magnetic field, which structure the plasma, lead to the acceleration and heating ofcharged particles and to the ejection of large structures into the heliosphere, the Coronal Mass Ejections (CMEs). These ejected magnetic structures can interact with the Earth's magnetic field and thereby affect the plasma environment and the high atmosphere of the Earth. Studying the origin and propagation of CMEs is of interest for both astrophysics in general and space weather applications. The understanding of the basic processes is indeed a pre-requisite for developing prediction methods of potentially geo-effective disturbances based on observations of the solar corona.The CMEs are observed and studied primarily through coronographic images. The basic limitation of the coronagraph is that it shows the corona only in the plane of the sky, and blocks by necessity the view on the solar disk. But the geoeffectiveness of a CME depends crucially on the proximity to the Sun-Earth line and the measurements of the propagation speed, onset and early evolution of CMEs in the low corona are not accessible to coronographic observations. This thesis presents the study of CMEs in three different stages: (1) a case study of the CME evolution in the low corona and of its role in particle acceleration, (2) the relationship between the polarisation of the type IV radio emission associated with Earth-directed CMEs in the corona and the orientation of the magnetic field observed as the CMEs arrive at the Earth, and (3) the estimation of the travel times of CMEs to the Earth. Radio imaging with the Nancay Radioheliograph (NRH) suggest that radio images at metric wavelengths track the early evolution of CMEs well before they become visible in the corona. The examination of the CME evolution in the low corona developed in this work was illustrated through the study of the eruptive event on 26 April 2008, which offered a unique opportunity to investigate the physical link between a single well-identified CME, electron acceleration as traced by radio emission, and the production of solar energetic particles (SEPs) observed in space. We conduct a detailed analysis combining radio observations (NRH and Decameter Array, Wind/WAVES spectrograph) with remote-sensing observations of the corona in extreme ultraviolet (EUV) and white light as well as in-situ measurements of energetic particles near 1AU (SoHO and STEREO spacecraft). By combining images taken from multiple vantage points we were able to derive the time-dependent evolution of the 3D pressure front developing around the erupting CME. Finally, we identified, from the radio and SEP observations, three different particle acceleration regions associated to the evolution of the same CME, separated in longitude by about 140$^\circ$. The observations for this event showed that it is misleading to interpret multi-spacecraft SEP measurements in terms of one acceleration region in the corona.

L'objectif est d'étudier la transformation du tonnerre (amplitude, spectre) pendant sa propagation depuis le canal d'éclair jusqu'à un détecteur en se basant sur deux approches complémentaires. Dans un premier temps, l'analyse des enregistrements acoustiques (audibles et infrasons) obtenus par un réseau acoustique de petite taille (50 mètres), durant une campagne d'observations qui s'est déroulée dans le Sud de la France (Automne 2012), nous fournit des cartes 3D des sources infrasonores présentes dans un canal de foudre. Nous montrons qu'elles sont parfaitement corrélées aux résultats fournis par des outils électromagnétiques très précis. Des spectres de tonnerre ont pu être associés aux différentes phases de la décharge. Des caractéristiques acoustiques (fréquence, amplitude) ont pu être précisément reliées aux différentes sources acoustiques identifiées à l'intérieur des éclairs. Il apparaît que la propagation de l'onde acoustique perturbe la localisation pour les distances supérieures à 20km. Dans un second temps le code de calcul Flhoward a été développé pour simuler la propagation non linéaire des ondes de choc acoustiques à travers un modèle de météo réaliste. Il permet d'étudier les formes d'ondes au cours de leur propagation. La simulation numérique avec Flhoward aide à comprendre l'impact des profils météorologiques sur la propagation des signatures de tonnerre. / The goal is to study the transformation of thunder (amplitude, spectrum) during its propagation from to lightning channel towards a detector, based on two complementary approaches.In a first time, the analysis of the acoustic records (audible and infrasounds) obtained with an acoustic network of small size (50 meters), during an observation campaign which took place in South of France (Autumn 2012), produces 3D maps of infrasounds sources present in a lightning channel.We show they are perfectly correlated to results obtained from very precise electromagnetic tools.Frequency contents were successfully associated to the different parts of the discharge.Acoustic parameters (frequency, amplitude) were clearly linked to the different acoustic sources identified inside the lightning channels.It appears that the propagation of the acoustic wave impacts the localization for distances greater than 20km.In a second step, the computing code Flhoward was developed to simulate the nonlinear propagation of acoustic shock waves through a realistic meteorological profile.It allows to study the waveforms during their propagation.The numerical simulation with Flhoward helps to understand the impact of the meteorological profiles on the propagation of the thunder signatures.

À ce jour, l'identification des sources de Composés Organiques Volatils (COV) a fait l'objet de nombreuses études, afin de déterminer leur contribution à la pollution atmosphérique. Néanmoins, le comportement dynamique de l'atmosphère, dans sa dimension micro-météorologique, n'a jamais été pris en compte dans une approche sources-récepteur. Celui-ci est pourtant essentiel dans l'interprétation des mesures physico-chimiques de la pollution de l'air en champ proche, dans une région urbaine sous influence industrielle. La complexité de ces zones d'études provient non seulement des différents modes d'émissions et de la variété des activités industrielles, mais aussi des phénomènes météorologiques à multi-échelles, qui influent la dispersion et le transport à petite échelle spatiale (typiquement quelques kilomètres). En nous appuyant sur la mesure de 85 COV (dont 23 COV oxygénés) sur une durée de plusieurs mois, nous avons développé une méthodologie novatrice, associant lors de l'analyse des résultats d'un modèle sources-récepteur PMF (Positive Matrix Factorization) des grandeurs météorologiques, pour identifier des sources et comprendre leur comportement dynamique. En introduisant la turbulence verticale, pour la première fois dans ce type d'analyse, la température et le rayonnement solaire, comme paramètre d'analyse des facteurs de comportements ont pu être différenciés, permettant de distinguer les modes d'émissions diffuses et canalisées. Ainsi, nous avons pu classer les sources des COV par nature et par mode d'émissions, et également mettre en évidence des masses d'air âgées contenant des espèces secondaires. / Recently, sources apportionment of Volatile Organic Compounds (VOC) has been the subject of a great numbers of studies, in order to determine their contributions to atmospheric pollution. However, the dynamical behavior of atmosphere, within its micro-meteorological scale, has never been taken into account in the sources-receptor approach, yet it is the main factor to interpret near-field physic-chemical measurements of air pollution, in an urban area under industrial influences. The complexity of such a study area results from not only the emission modes and the various industrial activities, but also the meteorological phenomenon in multi-scale, which influences the dispersion and transport in a small scale (tipically several kilometers). With measurements of 85 VOC (including 23 oxygenated VOC) during several months, we have developed an innovative methodology, associating the results of the PMF (Positive Matrix Factorization) modeling and the meteorological parameters, in order to identify the sources and to understand their dynamical behaviors. By introducing the vertical turbulence for the first time in this kind of analysis, the temperature and the solar radiation, as parameters of factor analyses, two behaviors have been distinguished, leading to identify the emissions near ground and in the upper part of surface layer. In this way, we have labeled the sources according to their nature as well as their emission mode, and we have highlighted the aged air mass containing secondary pollutants.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à des problèmes de prévision tour après tour. L'objectif est d'imaginer et d'appliquer des stratégies automatiques, qui tirent de l'expérience du passé et s'aident éventuellement de prédicteurs élémentaires. Nous souhaitons que ces stratégies obtiennent des garanties mathématiques robustes et soient valables dans des cas de figure très généraux. Cela nous permet en pratique d'appliquer les algorithmes qui en découlent à la prévision concrète de grandeurs météorologiques. Enfin, nous nous intéressons aux déclinaisons théoriques et pratiques dans un cadre de prévision de fonctions de répartition. Nous étudions dans un premier temps la prévision séquentielle de processus bornés stationnaires ergodiques. Dans ce but, nous nous plaçons dans le cadre des suites individuelles et proposons un arbre de régression déterministe dont les prévisions sont asymptotiquement meilleures que le meilleur prédicteur lipschitzien pour une certaine constante L. Puis nous montrons que les bornes de regret obtenues impliquent que les stratégies envisagées sont asymptotiquement optimales par rapport à la classe des processus stationnaire ergodique bornés. Dans un second temps, nous présentons une méthode d'agrégation séquentielle des simulations météorologiques de pression réduite au niveau de la mer. L'objectif est d'obtenir, grâce à l'algorithme ridge, de meilleures performances en prévision qu'une certaine prévision de référence, à préciser. Tout d'abord, nous rappelons le cadre mathématique et les fondamentaux des sciences environnementales. Puis nous décrivons en détail les jeux de données utilisés et les performances pratiques de l'algorithme. Enfin, nous précisons certains aspects du jeu de données et certaines sensibilités aux paramètres l'algorithme ridge. Puis, nous déclinons la méthode précédente à l'étude d'une seconde grandeur physique : la norme de la vitesse du vent à dix mètres au-dessus du sol. Plusieurs remarques d'ordre physique sont faites au passage concernant ce jeu de données. Dans le dernier chapitre, nous présentons les enjeux et les outils de la prévision probabiliste avant de mettre en pratique deux algorithmes sur les jeux de données décrits précédemment. La première partie motive l'utilisation de prévisions probabilistes et expose l'état de l'art dans ce domaine et la seconde partie présente des scores probabilistes historiques et populaires. Les algorithmes utilisés sont ensuite décrits dans la troisième partie avant que ne soient détaillés les résultats empiriques de ceux-ci sur les jeux de données de pression réduite au niveau de la mer et de norme de la vitesse du vent. / In this thesis, we study sequential prediction problems. The goal is to devise and apply automatic strategy, learning from the past, with potential help from basis predictors. We desire these strategies to have strong mathematical guarantees and to be valid in the most general cases. This enables us to apply the algorithms deriving from the strategies to meteorological data predictions. Finally, we are interested in theoretical and practical versions of this sequential prediction framework to cumulative density function prediction. Firstly, we study online prediction of bounded stationary ergodic processes. To do so, we consider the setting of prediction of individual sequences and propose a deterministic regression tree that performs asymptotically as well as the best L-Lipschitz predictor. Then, we show why the obtained regret bound entails the asymptotical optimality with respect to the class of bounded stationary ergodic processes. Secondly, we propose a specific sequential aggregation method of meteorological simulation of mean sea level pressure. The aim is to obtain, with a ridge regression algorithm, better prediction performance than a reference prediction, belonging to the constant linear prediction of basis predictors. We begin by recalling the mathematical framework and basic notions of environmental science. Then, the used datasets and practical performance of strategies are studied, as well as the sensitivity of the algorithm to parameter tuning. We then transpose the former method to another meteorological variable: the wind speed 10 meter above ground. This study shows that the wind speed exhibits different behaviors on a macro level. In the last chapter, we present the tools used in a probabilistic prediction framework and underline their merits. First, we explain the relevancy of probabilistic prediction and expose this domain's state of the art. We carry on with an historical approach of popular probabilistic scores. The used algorithms are then thoroughly described before the descriptions of their empirical results on the mean sea level pressure and wind speed.

Cette thèse a pour objet la modélisation du champ magnétique de la couronne solaire à l'aide du code de reconstruction non linéaire XTRAPOLS, avec une attention particulière pour les environnements des phénomènes éruptifs. Le caractère novateur des études menées porte sur l'aspect sphérique global de la méthode.Trois études principales de cas sont présentées dans cette thèse. La première concerne les évènements éruptifs de février 2011, géoeffectifs, faisant figurer une région active étendue. Nous mettons en évidences plusieurs structures de tubes de flux torsadés, et caractérisons leur lien avec les structures à grande échelle.La deuxième concerne les évènements du 3 et 4 août 2011. Plusieurs régions actives sont présentes sur le disque solaires, et deux d'entre elles présentent une activité éruptive importante.Là encore, nous mettons en évidences des tubes de flux torsadés dans chacune de ces deux régions active,et mettons en lumière les liens topologiques qui existent entre elles.La Troisième concerne une étude faite dans le cadre d'un groupe NLFFF, pour l'étude de la modélisation non linéaire globale de la couronne. La date correspondant à la reconstruction est celle de l'éclipse totale de soleil du 20 mars 2015. Nous discutons ici de l'impact de différents type de données et de modèles utilisés, et soulignons l'importance de la cohérence temporelle et de l'inclusion du courant dans les régions actives.Les travaux présentés dans cette thèse ont donc permis de caractériser l'environnement global des régions actives éruptives et d'étudier les liens entre les éléments à différentes échelles. Nous présentons en guise d'ouverture différente méthode pour étendre la modélisation au delà de la surface source. / The object of this thesis is the modelisation of the magnetic field of the solar corona using the non linear reconstruction code XTRAPOLS, with a special emphasis on eruptive phenomena environments.The innovative nature of the studies we undertook is the spherical global aspect of the method.Three main works are presented in this dissertation. The first one is about the February 2011 geoeffective events, featuring a large active region. We highlight several twisted flux ropes structures,and characterize their relationship with large scale structures.The second work is about the events of August 3rd and 4th. Several active region are present on the disk,and two of them feature a high eruptive activity. Here again, we find twisted flux ropes in each of the active regions, and we highlight the topological relationship between them.The third is a study performed in the context of an NLFFF group, in order to study the non linear modeling of the global corona. The reconstruction is performed at a date corresponding to the total solar eclipse of march 20th 2015. We discuss the impact of the different types of data and models used, and emphasize on the importance of data temporal coherence and of taking into account coronal currents.Thus, the works presented in this dissertation allowed to characterize the global environment of eruptive active regions, to study the relationship between features at different scales. To go further, we present different methods for extending the model beyond the source surface.