Dissertation--Universität Mainz, 2002. / Notes bibliogr.

Thèse de doctorat : Sciences du langage : Lyon 2 : 2001. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thesis (Ph. D.)--Utrecht University, 2002. / Title from title screen (viewed Mar. 22, 2004). Includes bibliographical references.

The human health significance of waterborne viruses has previously relied on epidemiological data from documented waterborne outbreaks. It is difficult, however, to assess the risks involved to individuals and communities from exposure to low levels of contamination. Risk assessment is a useful tool in the interpretation of water quality data and can be used to better understand the significance of exposure to low-level contamination of viruses in water. Microbial risk assessment was applied to determine the risks associated with environmental exposure to waterborne coxsackievirus and adenovirus. Annual risks of infection for drinking water were determined to be as high as 10⁻¹ for both coxsackievirus and adenovirus at exposure levels of 0.13 PFU/l and 0.001 IU/l, respectively. A comprehensive cost-of-illness analysis was conducted for three waterborne viruses--Norwalk virus, rotavirus, and non-polio enterovirus--to determine the economic impact of waterborne viruses in the United States. Annual medical costs and productivity losses were estimated in 1993 dollars using actual outbreak information and data from epidemiological studies. It was estimated that $1.1 to $6.9 billion is spent each year in the United States due to these viral illnesses, with potentially $0.39 to $2.4 billion attributable to water. The United States Environmental Protection Agency (USEPA) has initiated the Information Collection Rule (ICR) in which water utilities serving >100,000 people will be required to collect data on the concentrations of specific microorganisms in source and finished water beginning in 1997. Selected water utilities will be required to archive water samples for possible further viral analyses. A risk assessment approach was undertaken to determine which virus would be appropriate for the analyses of the archived water samples. The following viruses were selected based on the nature of the different diseases associated with each, their occurrence in waterborne outbreaks, and their resistance to inactivation by disinfectants: rotavirus, coxsackievirus, hepatitis A virus, adenovirus, Norwalk and Norwalk-like viruses, astrovirus, and hepatitis E virus. The polymerase chain reaction (PCR) is the recommended detection method. The results of these analyses will provide both a database on the occurrence of these viruses in water as well as their susceptibility to water treatment.

Despite the fact that asymmetries in hurricanes, such as spiral rainbands, polygonal eyewalls and mesovortices, have long been observed in radar imagery, many aspects of their dynamics still remain unsolved, particularly in the formation of the secondary eyewall. To fill this gap, a simple 2D barotropic "dry" model and the high-resolution PSU-NCAR non-hydrostatic mesoscale model (MM5) are used to study hurricane asymmetries. The Empirical Normal Mode (ENM) and the newly developed Space-Time Empirical Normal Mode (ST-ENM) techniques, together with Eliassen-Palm (EP) flux calculations, are used to extract wave modes from the model generated datasets to investigate their impact on the changes in the structure and intensity of the simulated hurricanes. From the ENM diagnostics of the 2D simulations, it is shown how an incipient storm described by a vortex monopole intensifies by "inviscid damping" of a "discrete-like" vortex Rossby wave (VRW) or quasimode. The critical radius, the structure, and the propagating properties of the quasimode are found to be consistent with predictions of the linear eigenmode analysis of small perturbations. The fastest growing wavenumber-4 unstable VRW modes of a vortex ring reminiscent of a mature hurricane are extracted and their relation with the polygonal eyewalls, mesovortices, and the asymmetric eyewall contraction established. When asymmetric disturbances are placed outside a strong vortex ring with a large vorticity skirt they relax to form concentric rings of enhanced vorticity that contain a secondary wind maximum. The role of internal dynamics on Concentric Eyewall Genesis (CEG) is further evaluated using the full physics MM5 / La présence d'asymétries dans les ouragans est un phénomène connu et observé depuis plusieurs années. Par exemple, les bandes de pluie spirales, les murs de l'oeil polygonaux et les méso-vortexes ont été observés à maintes reprises à l'aide d'imagerie radar. Par contre, plusieurs aspects de leur dynamique restent incompris. En particulier, nous nous intéressons à l'apparition de yeux secondaires. A fin d'étudier ce phénomène, un simple modèle barotrope 2D "sec" ainsi que le modèle PSU-NCAR méso-échelle nonhydrostatique (MM5) sont utilisés pour étudier les asymétries des ouragans. Lors de l'analyse des données du modèle, la technique de Modes Normaux Empiriques (MNE) et, celle plus récente, de Modes Normaux Empiriques Espace-Temps (MNE-ET) sont utilisées conjointement avec le calcul de flux Eliassen-Palm (EP) afin d'isoler les modes d'ondes et étudier leur impact sur le changement de structure et d'intensité des ouragans simulés. L'analyse MNE des simulations 2D a montré qu'un orage naissant décrit par un tourbillon monopole s'intensifie grâce au "freinage inviscide" d'une onde de Rossby sur un tourbillon (ORT) "quasi-discret" ou quasimode. Le rayon critique, la structure, ainsi que les propriétés de propagation du quasimode sont consistants avec les prédictions de l'analyse linéaire des modes propres pour de petites perturbations. Le mode instable avec le nombre d'onde 4 à plus forte croissance a été identifié. Il correspond aux modes ORT instables d'un anneau de tourbillon réminiscent d'un ouragan mature. Les liens entre ces modes et le mur de l'oeil polygonal, le méso-vortex, ainsi que la contraction asymétrique du mur de$

Little is known about clouds during drought. In 1999-2005 the Canadian Prairies experienced one of the most severe and prolonged droughts in its climatological record. The objective of this study is to characterize and better understand clouds and their associated radiative properties during drought in the Canadian Prairie Provinces with a particular focus on this recent drought. Drought severity was determined using the Standardized Precipitation Index. Cloud properties from NASA/GEWEX's Surface Radiation Budget data base were used to examine overall cloud amount, optical thickness, and top-of-the-atmosphere albedo. It was found that, although cloud amounts differ slightly from dry to wet conditions (approximately a 10% increase in cloud cover fraction from 63% when severely dry to 73% when severely wet), the correlation with precipitation is weak. The occurrence of thin clouds increased as drought severity increased, whereas medium thickness clouds and thick clouds decreased. Similar trends were found to pertain at smaller scales. / Très peu est connu a propos des nuages durant une sècheresse. Entre 1999 et 2005, les Prairies canadiennes ont vécu une des sècheresses les plus sévères et les plus longues dans ses registres climatologiques. L'objectif de cette étude est de caractériser et de mieux comprendre les nuages et leurs propriétés radiatives durant les sècheresses dans les provinces des Prairies canadiennes. Une attention particulière a été donnée à cette récente sècheresse. La sévérité de la sècheresse a été déterminée avec l'index standardise de précipitations. Les propriétés des nuages obtenues de la base de données du Budget Radiatif de Surface de NASA/GEWEX ont été utilisées pour examiner l'ensemble de la quantité de nuage, l'épaisseur optique et l'albédo du haut de l'atmosphère. Les résultats ont démontré que malgré une légère différence dans la quantité de nuage entre des périodes sèches et humide (une augmentation d'environ 10% dans la couverture nuageuse de 63% durant des conditions extrêmement sèches a 73% pendant des périodes extrêmement humide), la corrélation avec la précipitation est faible. Les nuages minces augmentent lorsque la sévérité de la sècheresse augmente, alors que les nuages d'épaisseur moyenne ou épaisse diminuent. Les résultats ont aussi démontré que des tendances similaires se rapportent à plus petite échelle.

While significant attention has been given to understanding the initiation mechanisms of convective storms over mountainous terrain, far less has been given to the factors controlling their subsequent evolution. Here we perform an observational and numerical investigation of the evolution of convective storms initiated by the Black Hills mountains of South Dakota. These Hills are preferentially located within the United States to access moist, unstable air, and are thus a local hot-spot for convection initiation. Applying a convective-celltracking algorithm to 53 observed events initiated by the Black Hills revealed three types of storm evolution: short-lived, short-track cells; long-lived, short-trackcells; and long-lived, long-track cells. Analysis of the background wind profiles during each event revealed modest differences amongst the storm types, which were tested using quasi-idealized, convection-permitting numerical simulations. The track-lengths and durations of convective cells produced in these simulations were consistent with those in our observed events, demonstrating that these modest differences in background wind profile could indeed largely explain a convective storm's evolution. / Bien que beaucoup d'attention a été accordée à la compréhension des mécanismes d'initiation des tempêtes convectives sur un terrain montagneux, beaucoup moins a été mis sur les facteurs qui contrôlent leur évolution ultérieure. Ici, nous effectuons une enquête observationelle et numérique des tempêtes initiées par les montagnes Black Hills du South Dakota. Ces montagnes initient beaucoup de convection grace à leur accès à l'air humide et instable. L'application d'un algorithme suivant les pistes de 53 tempêtes initiés par les Black Hills a révélé trois types d'évolution: tempête de courte-piste, courte-durée; tempête de courte-piste, longue-durée; et tempête de longue-piste, longue-durée. Un analysis des profils de vents pendant chaque événement a révélé de légères differences entre les types de tempêtes, qui ont été testés par des simulations numériques. Les longueurs de piste et les durées des tempêtes produites dans ces simulations étaient similaires à celles des événements observés, ce qui démontre que ces légères différences dans les profils de vent pourraient en effet expliquer l'évolution de chaque type de tempête.

Blowing snow can occur over snow-covered surfaces in association with strong winds. Snow particles are lifted into the boundary layer where they are subject to sublimation and horizontal transport over long distances. The snow transport and in-transit sublimation processes affect the moisture and the snow mass budgets. The cooling effect of sublimation also affects the temperature in the boundary layer and thus may play a role in the dynamics of both the boundary layer and the larger scale synoptic flow. In this thesis, a coupled blowing snow-atmospheric model is developed and used to study the effects of blowing snow on the winter season Northern Hemisphere snow mass budget and anticyclogenesis. We first extended a one-dimensional double-moment blowing snow model (PIEKTUK-D) to a triple-moment version (PIEKTUK-T). The results of idealized experiments and real case simulations indicated that PIEKTUK-T predicts well the number concentration, mixing ratio, the shape parameter, and visibility in blowing snow. However, PIEKTUK-T cannot treat horizontal advection, lateral entrainment, and the interaction between blowing snow and the atmospheric boundary layer. To allow for the consideration of these effects, we next coupled PIEKTUK-T to an atmospheric mesoscale model (MC2). The coupled modeling system is applied to study the relative roles of blowing snow sublimation and transport, and surface sublimation on the snow mass budget. Over the three winter months in 2006-2007 in the northern hemisphere, blowing snow sublimation was found to return up to 50 mm Snow Water Equivalent (SWE) back to the atmosphere over the Arctic Ocean. On the other hand, the divergence of blowing snow transport typically accounts for only a few mm SWE in the snow mass budget. When the results are averaged over 10 degree latitudinal bands, it was found that surface sublimation tends to decrease with latitude, while blowing snow sublimation increases with latitude. Sublimation from / La poudrerie est un phénomène observé sur les surfaces couvertes de neige lorsque le vent est fort. Les particules de neige sont soulevées dans la couche limite où elles peuvent sublimer ou être transportées sur de longues distances. Le transport de la neige et la sublimation affectent l'humidité de l'air et la quantité de neige au sol. L'effet refroidissant de la sublimation affecte aussi la température de la couche limite et peut ainsi modifier la dynamique de l'atmosphère non seulement localement mais aussi à grande échelle. Dans cette thèse, un modèle couplé d'atmosphère et de poudrerie a été développé afin d'étudier l'effet de la poudrerie sur le la génèse d'anticylones et sur le bilan total de neige de l'hemisphère nord en hiver. Dans un premier temps, on prolonge le modèle unidimentionnel de poudrerie PIEKTUK d'un shéma à double moments (PIEKTUK-D) à un shéma de triple moments (PIEKTUK-T). La procédure utilisée consiste à formuler des équations pour trois moments d'une distribution gamma de dimentions de particules. Ces trois moments sont: la concentration de particules totale, le ratio de mélange total et la réflectivité radar totale. Les résultats d'expériences effectuées dans un contexte idéalisé et réaliste suggèrent que PIEKTUK-T reproduit bien la concentration, le ratio de mélange, le paramètre de forme des particules et la visibilité. Le modèle reproduit aussi une loi de puissance entre la réflectivité radar et le coefficient d'extinction issue d'observvations durant les tempêtes de neige. Par contre, PIEKTUK-T n'a pu reproduire l'advection horizontale, l'entrainement latéral et l'intéraction entre la poudrerie et la couche limite. Afin de mieux représenter ces effets, on a ensuite couplé le modèle PIEKTUK-T au modèle atmosphérique MC2. Le modèle couplé a été utilisé pour étudier l'importance relative de la sublimation et du transport de poudrerie ainsi que la sublimation de$

We analyze the phenomenon of wind channeling, defined as dynamically- and thermally-induced processes that force the wind to blow along a valley's axis, for the region of Montreal (CYUL). CYUL lies at the focus of three valleys (the St. Lawrence River Valley, Lake Champlain Valley, and Ottawa River Valley), and these valleys each play a role in the observed distribution of wind directions at CYUL. Both the prediction and the effects of this channeling are non-trivial. This study identifies distinct synoptic patterns associated with the various surface wind regimes for instances of channeling, sustained for at least 12 hours, and for shorter periods. We also analyze the sensible weather impacts associated with sustained wind channeling. The results presented here are beneficial to the operational meteorologist in preparing forecasts and issuing weather warnings or advisories to the public. / Nous analysons le phénomène de canalisation du vent, défini comme des processus induits dynamiquement et thermiquement qui forcent le vent à souffler le long de l'axe d'une des vallées, pour la région de Montréal (CYUL). CYUL est au centre de trois vallées (la vallée du fleuve Saint-Laurent, la vallée du lac Champlain et la vallée de l'Outaouais), et ces vallées jouent chacune un rôle dans la distribution des directions du vent observée à CYUL. La prédiction ainsi que les effets de cette canalisation du vent ne sont pas aisés. Cette étude identifie les différents schémas synoptiques associés à différents régimes de vent de surface pour les instances de canalisation, maintenue pendant au moins 12 heures, et pour des périodes plus courtes. Nous analysons également les impacts météorologiques sensibles associés avec le maintient de la canalisation de vent. Les résultats présentés ici sont bénéfiques pour le météorologue opérationnel dans la préparation des prévisions et l'émission d'avertissements météorologiques ou d'avis au public.

The performance of the Global Environmental Multiscale (GEM) model, Canadian operational numerical model, in reproducing atmospheric low-frequency variability is first evaluated in the context of Northern Hemisphere blocking climatology. The validation is conducted by applying a comprehensive but relatively simple blocking detection algorithm. Comparison to reanalysis reveals that the maximum blocking frequency over the north Atlantic and western Europe is generally underestimated and its peak season is delayed from late winter to spring. This contrasts with the blocking frequency over the north Pacific which is generally overestimated during all seasons. The biases in blocking frequency are found to be largely associated with the biases in climatological background flow. Specifically, modelled stationary wave shows a seasonal delay in zonal wavenumber 1 and an eastward shift in zonal wavenumber 2 components. Next, we extend our methodology to preliminary analyses of Northern Hemisphere blocking climatology from a subset of climate models participating in the Coupled Model Inter-comparison Project phase 5 (CMIP5). Historical integrations reveal that the maximum Euro-Atlantic blocking frequency is generally underestimated during the cold season and that significant overestimation of maximum Pacific blocking frequency occurs throughout the year in some models, as compared to reanalysis. In contrast, RCP8.5 integrations show a weak hint of reduced blocking frequency over the Pacific sector in comparison to historical integrations. However, no significant trend in terms of block duration within the RCP8.5 integrations is found. / Les performances du modele Global Environment Multiscale (GEM), qui est le modele numerique operationel Canadien, a reproduire les variabilites atmospheriques de basse frequence sont evaluees en premier lieu dans le contexte de la climatologie de bloquage atmospherique dans l'hemisphere Nord. Afin de valider le modele, un algorithme de detection de bloquage qui est a la fois comprehensif et relativement simple est applique aux donnees atmospheriques. Les resultats montrent que la frequence maximum de bloquage au dessus de l'Atlantique Nord et l'Europe de l'Ouest est generalement sous-estimee et il y un delai dans la saison d'amplitude maximale puisqu'elle se produit au printemps au lieu de tard en hiver. De plus, la frequence de bloquage est generalement sur-estimee au dessus du Pacifique Nord. Il a ete trouve que les erreurs dans la frequence de bloquage sont grandement associees aux erreurs dans la circulation climatologique de l'atmosphere. En fait, les ondes stationnaires modelisees montrent un delai saisonnier dans le nombre d'onde zonal 1 et un deplacement vers l'Est des composantes du nombre d'onde zonal 2. Ayant confiance en la capacite de notre index pour identifier des bloquages atmospheriques, nous appliquons notre methodologie sur des analyses preliminaires de bloquage climatologique dans l'hemisphere Nord a partir d'un sous-ensemble de modeles climatologiques faisant partie du Coupled Model Inter-Comparison Project Phase 5 (CMIP5). Les integrations historiques revelent que la frequence maximale de bloquage sur l'Euro-Atlantique est generalement sous-estimee durant la saison froide et que la sur-estimation de la frequence maximale de bloguage sur le Pacifique se produit tout au long de l'annee dans certains modeles. En comparaison, les integrations de type RCP8.5 montrent un leger indice d'une reduction de la frequence de bloquage sur le Pacifique meme si aucune tendance significative en terme de duree de bloquage n'a ete trouvee.