L’objectif de cette thèse est de développer des stratégies de commande non linéaire et robuste afin d’assurer une connexion avec succès des systèmes hydroliens dans un réseau électrique de forte puissance. Il s’agira en plus, d’étudier en simulation et en pratique le comportement dynamique de ses systèmes hydroliens commandés suite à des perturbations sévères. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la modélisation de tous les éléments de la chaine de production d’énergie hydrolienne, en partant de la marée jusqu’à la génératrice synchrone. Dans un second temps, nous avons proposé trois lois de commande non linéaire ; une pour un système hydrolien mono machine et les deux autres pour deux types de réseau électrique multi-machine. La stabilité de ces lois de commandes est prouvée en utilisant la méthode de Lyapunov et les propriétés spécifiques à la structure variable. La particularité de ces lois de commandes est qu’elles régulent simultanément la tension terminale et la fréquence en agissant uniquement sur l’excitation de la génératrice synchrone. Finalement, nous avons étudié en simulation le comportement dynamique des systèmes hydroliens commandés et les résultats obtenus sous perturbations électrique et mécanique ont montré l’efficacité de la commande proposée par rapport aux commandes CNL et AVR-PSS. Dans un souci de valider pratiquement ces résultats de simulation, la commande non linéaire proposée pour le système hydrolien mono machine est implantée sur un banc d’essai. Les résultats satisfaisants obtenus sous perturbations soutenues sont ensuite comparés à ceux obtenus pratiquement avec les commandes, CNL et AVR-PSS. / This thesis develops nonlinear and robust control strategies in order to ensure a successful connection of marine turbine systems into grid. In addition, it is a question to examine in simulation and practice the dynamic behavior of controlled marine turbine systems under severe perturbations. Firstly, we have modeled all production chain elements of marine turbine system. Secondly, we have proposed three nonlinear control strategies ; one for marine turbine system single machine connected to infinite bus and the both others for two multimachine electrical networks. The developed strategies control stability is proven mathematically by using Lyapunov method and one specific property of variable structure. These strategies control particularity is the two outputs regulation (terminal voltage and frequency) trough a single input (synchronous machine excitation). Finally, simulation results under mechanical and electrical perturbations are presented in order to highlight the robustness qualities of the proposed controllers compared to nonlinear controller CNL and classical AVR-PSS. In view of industrial applications, the proposed control for marine turbine single machine system is implemented on experimental bench. The obtained practical results under hard perturbations are very satisfactory. These results are used to realize a comparative study between the proposed control, the CNL and the AVR-PSS.

L'analyse palynologique de 47 échantillons de sédiment de surface provenant de la marge mexicaine (15°95 N à 23°11 N) a été réalisée afin de caractériser la relation existant entre les kystes de dinoflagellés (dinokystes) et les paramètres environnementaux du milieu (température, salinité, productivité primaire, distance par rapport à la côte). Les observations permettent de diviser la zone d'étude en 4 régions caractérisées par des contextes hydrographiques distincts: la baie de La Paz, la marge Ouest mexicaine, le Nord du Golfe de Tehuantepec et le Sud du Golfe de Tehuantepec. Les taxons hétérotrophes dominent l'ensemble de ces assemblages à l'exception de ceux provenant du Sud du Golfe de Tehuantepec. Les concentrations totales de dinokystes suivent un gradient latitudinal décroissant avec des valeurs maximales dans la partie Nord de la zone d'étude. Les traitements statistiques ont permis de démontrer que la distance par rapport à la côte, ainsi que les valeurs de productivité primaire sont les principaux paramètres déterminant la distribution des kystes de dinoflagellés. Les zones d'upwelling des baies de La Paz et de Tehuantepec présentent plusieurs similarités et leurs assemblages sont dominés par des taxons hétérotrophes tels Brigantedinium spp., Echinidinium spp, Polykrikos kofoidii et Selenopemphix quanta. Certaines espèces de dinokystes qui peuvent être à l'origine de marées rouges ont été observées à plusieurs sites. Lingulodinium machaerophorum est présent sur la marge Ouest mexicaine et dans le Nord du Golfe de Tehuantepec, alors que les concentrations de Polysphaeridium zoharyi sont plus fortes dans la zone d'upwelling du Golfe de Tehuantepec. La distribution des espèces liées aux marées rouges semble être influencée par le niveau de productivité primaire, ainsi que par la richesse en nutriments des eaux de surface. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mexique, Dinokystes, Marées rouges, Paramètres environnementaux, Productivité primaire.

La marée océanique a longtemps été considérée comme un phénomène haute fréquence dont la zone d'influence se limitait aux plateaux continentaux. Ainsi, la marée n'apparaissait pas susceptible d'interagir sur la circulation océanique grande échelle et in fine sur la dynamique basse fréquence du climat. Ce n'est qu'à la fin des années 1990, lorsque la mesure altimétrique et les solutions hydrodynamiques globales de marées ont atteint une précision centimétrique, qu'une connexion entre les marées et le climat est devenue envisageable. Dans cette perspective, l'objectif de cette étude est d'explorer quels sont les effets de la marée sur la circulation océanique grande échelle. Ces effets ont lieu à travers deux processus physiques essentiels liés à la marée : (i) sa dynamique fortement non-linéaire et (ii) la dissipation de son énergie en plein océan, sous la forme de mélange vertical ou de chaleur.<br />Pour examiner chacun de ces aspects, la méthode retenue consiste à paramétriser les effets de la marée dans un modèle tridimensionnel de circulation générale océanique (OGCM) dédié au climat : NEMO. Pour ce faire nous utilisons les sorties 'off line' d'un modèle hydrodynamique bidimensionnel dédié à la marée : MOG2D-G. Dans un premier temps nous déterminons et nous décrivons pour la première fois une carte de la circulation résiduelle de marée (CRM) mondiale générée par la dynamique non-linéaire de la marée. Cette CRM obtenue par l'intermédiaire de MOG2D-G est alors introduite sous la forme d'un forçage extérieur dans l'OGCM NEMO. Dans un second temps, nous examinons la dissipation de l'énergie des marées. Tout d'abord nous quantifions la fraction de l'énergie de marée qui est dissipée en chaleur, ceci afin de déterminer si, à l'instar du flux géothermal, elle est susceptible de jouer un rôle important sur la circulation abyssale. Après avoir écarté cette possibilité, nous considérons la fraction d'énergie de marée qui se dissipe localement en mélange vertical via les ondes internes : le "tidal mixing" (TM). Le TM résulte d'un transfert d'énergie du mode barotope vers les modes baroclines. Ce transfert est diagnostiqué grâce au modèle MOG2D-G et intégré dans NEMO par l'intermédiaire d'une paramétrisation du mélange turbulent vertical.<br />Nous concluons : (i) que l'effet des marées sur la circulation océanique grande échelle et in fine sur le climat ne peut être significatif qu'à travers le TM, (ii) que l'introduction du TM local dans les OGCM est essentielle pour représenter correctement le transport des masses d'eaux abyssales et (iii) qu'il est désormais crucial de considérer le TM engendré loin du site de génération des ondes internes

L'interaction des courants de marée barotrope avec les talus continentaux est à l'origine de la génération d'ondes internes. D'importants transferts d'énergie et du mélange y sont associés, permettant le maintien de la circulation océanique générale. La modélisation des marées internes de grande amplitude du golfe de Gascogne de la campagne MINT94 du SHOM est réalisée à l'aide du modèle 3D côtier SYMPHONIE. Les propriétés de génération et de propagation des marées internes semi-diurnes et quart-diurnes, l'origine des ondes non-linéaires, sont présentées suite au développement de l'outil d'analyse WEof (Wavelet Empirical orthogonal function). Il combine analyse en ondelettes (localisation temps-fréquence) et analyse en composantes principales (identification des structures physiques cohérentes). Des études de sensibilité sont présentées indiquant l'influence sur la marée interne des contributions suivantes: forçage par la marée barotrope, bathymétrie et stratification thermohaline.

La thèse concerne la mission INSIGHT qui doit partir vers Mars en 2018. L'un des objectifs principaux est de déterminer l'état du noyau de la planète (liquide ou solide), notamment avec les mesures du sismomètre SEIS qui doit mesurer l'amplitude d'une des harmonique principales de la marée de Phobos. L'objectif de la thèse sera de modéliser les différents signaux d'intérêt (marée de Phobos et bruit de l'instrument) afin de retrouver le signal utile de la meilleure qualité possible. D'autres perturbations seront également étudiées comme le vent sur Mars ou d'autres sources de bruit environnemental. Un second objectif est de développer un code permettant de calculer les forces de marées sur des systèmes binaires, notamment d'astéroïdes de forme quelconques et en déduire les déplacements et contraintes en son sein. / This PHD is part of the work for the NASA InSight mission, which will see a seismometer launched for Mars in 2018. One of the main objectives of the mission is to determine the state of the planet (whether it is liquid or solid) by measuring the amplitude of the main amplitude of the Phobos tide with the SEIS seismometer. As such, this PHD aims at modelising all sources of signal, like the Phobos tide itself but also intrumental noises, in order to estimate the true signal that would be seen on site. Other sources of noises will be studied, such as wind noise and others. A second goal of ours is to develop a code to calculate the tidal forces seen by binary systems, notably asteroids without particular shapes, in order to deduce the tidal displacements and stresses inside them.

La thèse s'attache à l'étude des processus hydrodynamiques et hydro-sédimentaires ``cross-shore'' affectant la morphodynamique des plages sableuses dissipatives soumises à l'action des vagues, de la marée et des rechargements artificiels. La méthode choisie, qui s'appuie sur la modélisation numérique déterministe, couple le modèle de propagation de vagues FUNWAVE basé sur les équations complètement non linéaires de Wei et al. avec deux modèles de transport sédimentaire et un module d'évolution morphologique. Le premier modèle de transport, 1DH, intègre la vitesse près du fond corrigée par Lynett et la formule de transport sédimentaire total de Bailard. Le second modèle, pseudo-2DV, est une juxtaposition de modèles 1DV de turbulence exprimée en coordonnée sigma. Ce double outil est validé par des mesures de laboratoire (principalement dans le canal Delta Flume du Delft Hydraulics aux Pays-Bas) et in situ sur la plage de Pentrez en baie de Douarnenez (Finistère). Il reproduit bien la propagation des vagues, la distribution verticale des vitesses et des concentrations de sédiments en suspension, et de manière satisfaisante en dépit d'un lissage excessif l'évolution morphologique comme le mouvement des barres. La version 1DH, plus stable et moins coûteuse en temps calcul que la version pseudo-2DV, a été appliquée pour quantifier l'influence des différents paramètres sur la morphodynamique de plages planes soumises à l'action conjuguée des vagues et de la marée. Les résultats des simulations sont conformes au modèle descriptif de Masselink et Short. Finalement, ce modèle 1DH a été mis en oeuvre pour explorer l'évolution de rechargements artificiels et esquisser quelques recommandations préliminaires sur leur pratique.

Cemanuscrit présente les résultats d'une étude numérique et expérimentale sur la marée interne et l'interaction de la marée interne avec un talus continental dans un fluide stratifié dans le cas d'une pente super-critique. L'étude numérique est basée sur le code MITgcm, qui résoud les équations de Navier-Stokes non-linéaires et non-hydrostatiques en employant une technique de volumes-finis. Les expériences sont réalisées sur la grande cuve tournante du Coriolis, LEGI en utilisant des techniques PIV et CIV. Nous avons étudié la propagation et la réflexion de la marée interne en présence de rotation et sans rotation. Nos résultats marquants sont la génération de faisceaux d'ondes internes à la fréquence harmonique de la fréquence de forçage, par interaction des faisceaux incident et réfléchi sur le fond de la cuve, l'occurrence d'une instabilité paramétrique sous-harmonique dans le faisceau incident et la définition et l'étude de la largeur du faisceau en fonction des paramètres de forçage et de la rotation.

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Dans les galaxies en interaction, de colossales forces de marée perturbent la morphologie des progéniteurs pour engendrer les longs bras d'étoiles, gaz et poussières que l'on observe parfois. En plus de leur effet destructeur, les forces de marée peuvent, dans certain cas, se placer dans une configuration protectrice appelée mode compressif. De tels modes protègent alors la matière en leur sein, en augmentant son énergie de liaison. Cette thèse se concentre sur l'étude de ce régime peu connu en quantifiant ses propriétés grâce à des outils numériques et analytiques appliqués à un spectaculaire système de galaxies en fusion, communément appelé les Antennes. Des simulations N-corps de cette paire de galaxies montrent la présence de modes compressifs dans les régions où les observations révèlent un sursaut de formation stellaire. De plus, les temps et énergies caractéristiques de ces modes correspondent à ceux de la formation de sous-structures autogravitantes telles que des amas stellaires et des naines de marée. Des comparaisons avec les taux de formation stellaire dérivés de simulations hydrodynamiques confirment la corrélation entre les positions des modes compressifs et les sites où la formation des étoiles est certainement amplifiée. Mis bout-à-bout, ces résultats suggèrent que les modes compressifs des champs de marée jouent un role important dans la formation et l'évolution des jeunes amas, au moins d'un point de vue statistique, sur une échelle de temps de l'ordre de dix millions d'années. Des résultats préliminaires de simulations d'associations stellaires soulignent l'importance de plonger les amas dans leur environnement galactique en évolution, pour tenir compte précisément de leur morphologie et évolution interne. Ces conclusions ont été étendues à de nombreuses configurations d'interaction et restent robustes aux variations des principaux paramètres caractérisant les paires de galaxies. Nous notons cependant une nette anti-corrélation entre l'importance du mode compressif et la distance entre ces galaxies. De nouvelles études incluant les aspects hydrodynamiques sont maintenant en cours et aideront à préciser le rôle exact du mode compressif dans la formation et la survie des amas d'étoiles. Les premières comparaisons avec de telles simulations suggèrent que les modes compressifs agissent en tant que catalyseurs ou amorces de la formation stellaire.

Les estimations de la remontée générale du niveau de la mer, de l'ordre de 17 ± 2 cm sur le siècle dernier, masquent une réalité très variable d'une région à l'autre. Qu'en est-il du littoral charentais ? Des séries temporelles de plus de 40-50 ans sont souvent indispensables pour tirer des tendances fiables à long terme sur les composantes du niveau marin : niveau moyen de la mer, ondes de marée et effets météorologiques. Or, de nombreux lots de mesures marégraphiques du littoral charentais " sommeillaient " dans les centres d'archive français, i.e. : La Rochelle-Vieux port (1775-1892), La Rochelle-La Pallice (1885-auj.), île d'Aix (1824-auj.), fort Enet (1859-1873), fort Boyard(1873-1909) et Cordouan (1812-1994). Les objectifs de nos travaux de recherche étaient multiples : inventorier,sauvegarder et numériser des lots de mesures historiques du niveau marin, puis construire des séries temporelles recomposées à partir de ces lots de mesures hétérogènes, temporellement et spatialement, et enfin les exploiter pour mieux décrire et comprendre l'évolution à long terme du niveau de la mer. La qualité des trois séries construites (LaRochelle : 1775-auj. ; Aix-Enet-Boyard : 1824-auj. ; et Cordouan : 1812-1994) a ensuite été éprouvée en détail afin d'évaluer le niveau de précision de notre reconstruction. A partir de ces séries inédites, nous avons pu étudier l'évolution des composantes du niveau marin. Suite à ces travaux, nous fournissons un inventaire le plus exhaustif possible détaillant les mesures de 25 observatoires de Charente-Maritime, de 1775 à aujourd'hui. Les données des séries temporelles ainsi que des éléments permettant d'apprécier leur qualité seront bientôt disponibles en ligne sur REFMAR (refmar.shom.fr), SONEL (www.sonel.org) et au PSMSL (www.psmsl.org). Nos résultats positifs nous ont permis de reconstruire une série encore plus globale, celle du pertuis d'Antioche, à partir des moyennes mensuelles du niveau marin des séries de La Rochelle et d'Aix-Enet-Boyard. Parmi les résultats marquants obtenus,le niveau moyen de la mer s'est élevé de +1,38 ± 0,08 mm/an dans le pertuis d'Antioche sur la période 1860-2010.Ce résultat est cohérent avec Liverpool (+1,2 ± 0,1 mm/an sur la période 1858-1997 [Woodworth, 1999a]) et avec les récents résultats suggérant que l'élévation du niveau marin sur les côtes atlantiques européennes est moins importante qu'au niveau mondial (+1,7 ± 0,3 mm/an sur la période 1870-2004 [Church & White, 2006]).