Les travaux présentés dans ce manuscrit porte sur le développement d’un modèle microphysique (aérosols et nuages) utilisant un schéma à deux moments. La méthode est développée dans le cas spécifique de Titan et a pour but l’intégration de modèles microphysiques sophistiqués dans les modèles climatiques (GCM). Le premier chapitre présente l’atmosphère du satellite de Saturne et plus particulièrement les aérosols la composant. Les deux chapitres suivant sont consacrés respectivement aux lois microphysiques (coagulation, sédimentation, nucléation et condensation) ainsi que l’adaptation de ces lois à la représentation en moments. Le quatrième chapitre est dédié à la modélisation de ce schéma à deux moments dans le cadre de la microphysique des nuages. Des comparaisons sur les principaux champs d’intérêt (opacité et température) sont effectués entre la représentation « classique » et la représentation en moments. Le dernier chapitre de cette thèse présente différentes études menées avec le Modèle de Climat Global (GCM) de Titan développé à l’IPSL. / This thesis work is devoted to the development of a microphysics model (aerosols and clouds) using a two-moment scheme. The method is developed in the specific case of Titan and its final purpose is the integration of sophisticated microphysics models in climate models (GCM). The first chapter introduces the atmosphere of Saturn’s moon, and especially its aerosols. The next two chapters are devoted respectively to microphysical laws (coagulation, sedimentation, nucleation and condensation) and the adaptation of these laws to the moment scheme. The fourth chapter is dedicated to the modeling of this two-moment scheme for cloud microphysics. Comparisons on specific atmospheric fields (opacity and temperature) are mad between the “classical” scheme and the two-moment scheme. The final chapter of this thesis presents different studies with the Global Climate Model (GCM) of Titan developed at IPSL.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physique : Le Mans : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 134-137.

Dissertation--Bonn--Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, 2000. / Bibliogr. p. 131-142.

L’informatique multi-nuages s’est imposée comme un paradigme de choix pour créer des applications distribuées à large échelle s’exécutant à des emplacements géographiques répartis. L’informatique multi-nuages consiste en l’utilisation de multiples environnements de nuages indépendants qui ne nécessitent pas d’accord a priori entre les fournisseurs de nuage ou un tiers. Toutefois, ces applications conçues pour un environnement multi-nuages doivent faire face à de véritables défis en terme d’architecture, de modèle et de technologies. L’utilisation de l’informatique multi-nuages se heurte à l’hétérogénéité et à la complexité des offres de nuage. Ainsi, l’informatique multi-nuages doit faire face aux défis de la portabilité, de l’approvisionnement, de l’élasticité et de la haute disponibilité que nous identifions dans cette thèse.Dans ce travail de thèse, nous proposons un modèle d’applications nommé soCloud qui adresse ces quatre défis. C’est un modèle basé sur le standard SCA du consortium OASIS pour concevoir de manière simple et cohérente des applications distribuées à large échelle pour un environnement multi-nuages. Un nouveau langage dédié d’élasticité a été proposé pour exprimer efficacement l’élasticité d’applications multi-nuages par l’abstraction. Nous proposons aussi une plateforme multi-nuages soCloud conçue pour déployer, exécuter et gérer des applications réparties à travers plusieurs nuages. Le modèle d’applications soCloud a été utilisé pour la mise en œuvre de trois applications distribuées déployées dans un environnement multi-nuages. Quant à la plateforme soCloud, elle a été implantée, déployée et expérimentée sur dix nuages. / Multi-cloud computing has established itself as a paradigm of choice for creating very large scale world wide distributed applications. Multi-cloud computing is the usage of multiple, independent cloud environments, which assumed no priori agreement between cloud providers or third party. However, these applications, designed for multi-cloud envi-ronments, have to face real challenges in term of design, architecture, and technology. The possibility of using multi-cloud faces the heterogeneity and complexity of cloud solutions.Thus, multi-cloud computing has to face several challenges such as portability, provisioning, elasticity, and high availability we have identified in this thesis. In this thesis, we propose soCloud both amodel and a platformthat tackle these four chal-lenges. This model is based on the OASIS Service Component Architecture (SCA) standard to design distributed large scale applications for multi-cloud environments. Anew language is proposed to effectively express the elasticity of multi-cloud applications through abstrac-tion. The multi-cloud platform is designed to deploy and manage distributed applications across multi-clouds. The soCloud model is illustrated on three distributed applications deployed in multi-cloud environments. The soCloud platform has been implemented, deployed and experi-mented on top of ten existing cloud providers.These experiments are used to validate the novelty of the contributed solutions. With our contributions, we aim to provide a simple and effective way to design, deploy, run, and manage distributed applications for a multi-cloud environment by proposing a model and platform.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Astrophysique : Toulouse 3 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 269-278.

Les grilles de calcul et les grille de PC sur Internet offrent des alternatives intéressantes pour le calcul scientifique à grande échelle, qui demande des ressources de calcul importantes. Toutefois, l’adaptation des applications pour ces systèmes est difficile à cause des facteurs nombreux tels que l'interface complexe de programmation. L'objectif de cette thèse est de trouver une solution pour faciliter le calcul scientifique à grande échelle. Pour ce faire, j’ai travaillé sur l’algorithme de Gauss Jordan et une nouvelle version d’un schéma de parallélisme. Ce schéma peut exploiter le maximum de parallélisme entre des opérations. Comme un exemple excellent, l'algorithme de Gauss Jordan est également utilisé pour évaluer des environnements expérimentaux et des outils différents. Les expérimentations avec YML, OmniRPC et XtremWeb sur les grilles et les grilles de PC montrent que YML peut être une bonne solution pour que les utilisateurs fassent du calcul scientifique à grande échelle, à cause des bonnes caractéristiques comme « l’interface d'abstraction de haut niveau», « les composants réutilisables » et «le surcoût acceptable». Pour obtenir les meilleures performances de cette plate-forme, les questions concernées, telles que la granularité des tâches, la persistance des données et le mécanisme d’ordonnancement, sont également abordés dans cette thèse. Selon les analyses faites ci-dessus et les caractéristiques communes des nuages informatiques ciblés, YML-PC, une architecture de référence basée sur les workflows pour les constructions de nuages informatiques privés scientifique est proposée. YML-PC hérite les bonnes caractéristiques présentées ci-dessus et des autres technologies clefs telles que « la persistance des données », « La prévision du temps disponible »  et « l'évaluation sur des nœuds de calcul hétérogènes » pour YML-PC, qui sont également abordées dans cette thèse. Les évaluations sur l'algorithme de Gauss Jordan sont réalisées sur les grilles, les grilles de PC et les nuages informatiques privés qui sont implantés sur la plate-forme Grid5000, la plateforme de calcul de Polytech Lille en France et la plateforme de calcul de Hohai, en Chine. / Grid computing and Desktop Grid computing provide interesting alternatives for large scale scientific computing which needs very large scale computing resources. However gridification is hard to develop because of series of factors such as complex programming interface. The aim of this dissertation is to find a solution to make large scientific computing in an easy way. To do that, research on Gauss Jordan algorithm is made and a new parallel programming version is presented. The parallel version can achieve maximum degree parallelism between operations. Also the Gauss Jordan algorithm as an excellent example is used to evaluate different experimental environments and tools. Experiments with YML, OmniRPC and XtremWeb on Grid and Desktop Grid environments testify YML can be a good solution for end users to make large scale scientific computing for its series of good features such as higher level interface, component reuse and acceptable overhead. To get better performance of platform, related issues such as task granularity, data persistence and schedule mechanism are also discussed in this dissertation. According to analysis made above and the common features of Clouds possessed, YML-PC a reference architecture based on workflow for building scientific Private Clouds is proposed. YML-PC inherits those good features presented above and some other key technologies such as “data persistence”, “available time prediction” and “evaluation on heterogeneous computing nodes” for YML-PC are also discussed in this dissertation. Evaluations are made based on Gauss Jordan algorithm on Grids, Desktop Grids and Private Clouds which build on Grid5000, Polytech Lille platform, France and Hohai platform, China.

Les nuages sont les principaux modulateurs du bilan radiatif terrestre et ils jouent un rôle prépondérant sur le climat de la Terre. Depuis plusieurs années, il est admis que la représentation des propriétés nuageuses est l'une des principales sources d’incertitude dans les modèles de prévision du climat et du temps météorologique. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur les propriétés macrophysiques des atmosphères nuageuses et plus particulièrement sur leur structure verticale (caractère monocouche/multicouche, altitude et extension verticale des couches nuageuses). Pour cela, nous nous sommes basés sur les mesures multiangulaires effectuées dans la bande A de l’oxygène par le radiomètre POLDER embarqué sur la plateforme satellitaire PARASOL. Dans un premier temps, nous avons cherché à caractériser puis à distinguer de manière statistique les situations nuageuses monocouches et multicouches en construisant un arbre de décision. Ensuite, nous avons construit des paramétrisations permettant d'estimer les pressions de sommet et de milieu des nuages monocouches, ainsi que leur extension verticale. Enfin, des analyses statistiques réalisées sur cinq ans de données, complétées par des cas d'étude variés, ont permis de vérifier la validité de ces nouveaux produits géophysiques et d'en déterminer leurs limites. Cette étude a été rendue possible par la richesse des informations colocalisées de POLDER avec celles de deux instruments de télédétection active de la constellation de satellites A-Train, qui fournissent des informations précises, mais avec une faible couverture spatiale, sur le profil vertical de l'atmosphère. / Clouds are key modulators of the Earth's radiative balance and they play a major role in the climate of Earth. It has been recognized for several years that the representation of cloud properties is one of the main sources of uncertainty in climate and meteorological prediction models. In this thesis, we focused on the macrophysical properties of cloudy atmospheres and particularly on their vertical structure (single /multi-layered character, altitude and vertical extension of cloud layers). For this purpose, we relied on the multiangular measurements in the oxygen A band made by the radiometer POLDER on board PARASOL satellite platform. As a first step, we intended to characterize and to statistically distinguish monolayer and multilayer cloudy situations by designing a decision tree. Then, we built parameterizations in order to estimate top and middle pressures of monolayers clouds as well as their vertical extension. Finally, statistical analyses performed on five years of data, completed by various case studies, allowed us to check the validity of these new geophysical products and to determine their limits. This study was made possible by the richness of POLDER information collocated with two active sensors of the satellite constellation A- Train, which provide accurate information on the vertical profile of the atmosphere, but with a low spatial coverage.

An important goal, within the context of improving climate change modelling, is to enhance our understanding of aerosols and their radiative effects (notably their indirect impact as cloud condensation nuclei). The cloud optical depth (COD) and average ice particle size of thin ice clouds (TICs) are two key parameters whose variations could strongly influence radiative effects and climate in the Arctic environment. Our objective was to assess the potential of using multi-band thermal radiance measurements of zenith sky radiance for retrieving COD and effective particle diameter (Deff) of TICs in the Arctic. We analyzed and quantified the sensitivity of thermal radiance on many parameters, such as COD, Deff, water vapor content, cloud bottom altitude and thickness, size distribution and shape. Using the sensitivity of IRT to COD and Deff, the developed retrieval technique is validated in comparison with retrievals from LIDAR and RADAR. Retrievals were applied to ground-based thermal infrared data acquired for 100 TICs at the high-Arctic PEARL observatory in Eureka, Nunavut, Canada and were validated using AHSRL LIDAR and MMCR RADAR data. The results of the retrieval method were used to successfully extract COD up to values of 3 and to separate TICs into two types : TIC1 characterized by small crystals (Deff < 30 [micro]m) and TIC2 by large ice crystals (Deff > 30 [micro]m, up to 300 [micro]m). Inversions were performed across two polar winters. At the end of this research, we proposed different alternatives to apply our methodology in the Arctic.

La génération actuelle des sondeurs infrarouges avancés constitue l’une des sources les plus importantes d’observation dans les systèmes d’assimilation de données dans les modèles de la Prévision Numérique du Temps (PNT). Cependant la richesse d’informations fournies par ce type de capteur avec son grand nombre de canaux et sa couverture globale est loin d’être complètement exploitée. La présence de nuages dans le champ de vision de l’instrument, qui affecte la majorité des observations, est l’une des raisons pour lesquelles les centres de PNT rejettent une grande quantité des observations des sondeurs. Les centres de PNT ont cependant commencé à assimiler au-dessus des océans les radiances affectées par les nuages en utilisant des canaux dont les effets radiatifs nuageux sont modélisés par un modèle de nuage simple. Certains de ces algorithmes de détection sont évalués dans ce manuscrit, et leurs limitations sont explicitées. Afin d’accroître la quantité de données assimilées, il est nécessaire de mieux représenter les nuages et leurs effets radiatifs. Depuis quelques années, des études ont été menées pour mieux représenter leurs effets dans les modèles de transfert radiatif ([Faijan et al., 2012] ; [Martinet et al., 2013]) ; et utiliser dans l’assimilation de nouveaux canaux infrarouges informatifs sur les hydrométéores nuageux. ([Martinet et al., 2014]). Cette thèse se concentre principalement sur ces méthodes de détection de scènes homogènes en consacrant sa majeur partie à l’établissement, l’évaluation et l’amélioration d’algorithme de détection de scènes homogènes en se basant sur la colocalistion d’observation avec d’autres sondeurs. Ces études sont rendus possibles par la prise en compte des champs d’hydrométéores fournis par les schémas convectifs du modèle ARPEGE en entrée du modèle de transfert radiatif nuageux RTTOV-CLD. Une partie validation des simulations est opérée dans cette thèse, en comparant l’apport les forces et faiblesses du schéma convectif en opérationnel ainsi que PCMT. Par la suite, différents tests, ou critères, de détection sont proposés, et en réalisant des expériences d’assimilation et en évaluant l’impact de ces ces critères de sélection proposés sur la qualité des prévisions à longues échéances, un des tests parmi ceux proposés se démarque des autres en conservant une quantité importante d’observation ciel clair et démontre des impacts neutres à légèrement positifs sur les prévisions. Les nouvelles méthodes de sélection de scènes homogènes proposées dans cette études permettent d’envisager une amélioration significative du contrôle de qualité des observation IASI en ciel clair. Cela ouvre ainsi donc la voie à une utilisation, plus maîtrisée, des scènes nuageuses. Nous expliquons dans ce manuscrit pourquoi il serait imprudent de précéder à des assimilation de radiances infrarouge contaminées par la présence de nuages. Pour contourner cette difficulté, une technique d’assimilation en deux étapes déjà utilisé pour l’assimilation des réflectivité radar ([Wattrelot et al., 2014]) dans AROME est évaluée. Cette méthode basée sur l’inversion bayésienne a récemment été adaptée pour les observations microondes satellitaire ([Duruisseau et al., 2018]). Dans cette étude, nous explorons cette technique pour les observations IASI. Plusieurs tests de sensibilité sont effectués sur les différents paramètres de l’algorithme, avec pour objectif de préparer de futurs travaux sur l’assimilation all-sky infrarouges, explicités dans les perspectives de ce manuscrit.

Dissertation--Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät--Bonn--Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, 1999. Titre de soutenance : FUV spectroscopy of interstellar molecular hydrogen towards the Magellanic clouds. / FUV = far ultraviolet. Bibliogr. p. 83-85.