L’objectif était de concevoir et réaliser des architectures alvéolaires performantes pour les récepteurs solaires volumétriques des futures centrales thermodynamiques. Trois stratégies différentes sont envisagées pour l’ébauche des préformes carbones ou céramiques : (i) la synthèse de matériaux biomorphiques issus de la découpe de balsa, (ii) l’élaboration de structures céramiques par projection de liant et (iii) la réplication de structures polymères réalisées par impression 3D, à l’aide d’une résine précurseur de carbone ou céramique. Dans tous les cas, les préformes crues sont converties par pyrolyse en C ou SiC et une étape d’infiltration/revêtement de SiC par CVD (Chemical Vapor Deposition) achève la fabrication des structures céramiques. Une étape intermédiaire de RCVD (Reactive CVD) a été mise en œuvre au cours de la première voie, afin de convertir la structure carbonée microporeuse en TiC. La composition, la microstructure et l’architecture poreuse des structures céramiques ont tout d’abord été caractérisées. Les caractéristiques des matériaux les plus pertinentes, compte tenu de l’application en tant qu’absorbeur solaire, ont ensuite été examinées. Les propriétés thermomécaniques et la résistance à l’oxydation ont ainsi été caractérisées en priorité. La perméabilité et les propriétés thermo-radiatives, qui sont également deux facteurs importants pour l’application, ont également été considérées. / The aim is to design and create efficient cellular architectures for volumetric solar receivers used in the future thermodynamic power plants. Three strategies are considered for the creation of ceramic or carbon preforms: (i) the synthesis of biomorphic materials resulting from the cutting of balsa, (ii) the elaboration of ceramic structures by binder jetting and (iii) the replication of polymer structures made by 3D printing, using a carbon or ceramic precursor resin. In all cases, the green preforms are converted by pyrolysis to C or SiC and an infiltration step / SiC coating by CVD (Chemical Vapor Deposition) completes the manufacture of ceramic structures. An intermediate stage of RCVD (Reactive CVD) was implemented during the first strategy, in order to convert the microporous carbonaceous structure into TiC. The composition, the microstructure and the porous architecture of the ceramic structures were first characterized. The characteristics of the most relevant materials, considering the application as a solar receiver, were then examined. The thermomechanical properties and the oxidation resistance have thus been characterized in priority. Permeability and thermo-radiative properties, which are also two important factors for application, were also considered.

L’exploitation de l’énergie solaire soulève des défis liés à la nature variable de la res- source concernée : le rayonnement solaire. Son comportement intermittent est un problème pour la gestion des centrales photovoltaïques et du réseau électrique. L'une des solutions largement envisagées est la prévision de la production photovoltaïque à différents horizons.L'objectif de cette thèse est d'explorer de nouvelles voies pour améliorer les prévisions existantes du rayonnement solaire, pour des horizons allant de quelques minutes à quelques heures, en exploitant les synergies possibles entre les mesures pyranométriques, les images hémisphériques du ciel prises depuis le sol et les images acquises par les satellites météorologiques géostationnaires. Ces deux types d’images ont des couvertures spatiales, des résolutions spatio-temporelles et des points de vue très différents.L’approche proposée dans cette thèse exploite cette différence de points de vue afin d’affiner la géolocalisation des nuages en 3D par stéréoscopie, dont l’évolution des ombres peut alors être estimée et prévue. Un simulateur géométrique de la méthode a été développé et permet d’en identifier certains avantages et limitations. La géolocalisation des nuages appliquée à des données réelles a permis d’élaborer des schémas d’estimations et de prévisions prometteurs du rayonnement solaire incident. Enfin, pour compléter l’analyse usuelle de ces performances de prévision, deux nouvelles métriques ont été proposées dans l’optique de quantifier deux notions essentielles : le respect du suivi des rampes et l’alignement temporel de la prévision par rapport à la mesure. / The exploitation of solar energy raises challenges related to the variable nature of the resources involved: the incident solar irradiance. Its intermittent behavior is an is- sue for photovoltaic power plants and grid management. One of the solutions that have been widely considered is the forecast of photovoltaic production at different time horizon.The aim of this thesis is to explore new ways for improving the existing solar irradiance forecasts, for horizons ranging from the present moment to few hours, by exploiting possible synergies between pyranometric measurements, hemispherical images of the sky taken from the ground and images acquired by geostationary meteorological satellites. These two types of images have completely different spatial coverage, spatio-temporal resolutions and are taken from two different locations.The proposed approach in this thesis exploits this difference in points of view in order to geolocate the clouds in 3D by stereoscopy, which shadows’ location and motion can then be estimated and forecasted. A geometric simulator of the method has been developed to identify some of the advantages and limitations of this approach. The geolocation of clouds applied to real data made it possible to develop promising estimates and forecasts of incident solar irradiance. Finally, to complete the usual analysis of forecasting performances, two new metrics have been proposed in order to quantify two essential notions: the ability to monitor the ramps and the temporal alignment of the forecast with the measurements.

Le rafraîchissement solaire constitue une alternative intéressante à la climatisation réalisée au moyen de machines frigorifiques à compression mécanique de vapeur dont l’alimentation est électrique. Parmi les différentes solutions susceptibles de convenir, l’utilisation d’un cycle frigorifique tri-therme permet une valorisation de chaleur solaire en énergie frigorifique et constitue une voie prometteuse. Cependant, la variabilité des conditions aux limites (météorologiques notamment) et de ses influences temporelles sur le comportement global rend, à ce jour, très difficile, l’évaluation des performances énergétiques du système et plus encore son dimensionnement optimal, compte tenu de l’absence de moyen d’investigation. Cette thèse introduit la problématique du sujet et analyse les différentes technologies de rafraîchissement solaire envisageables à l'heure actuelle, afin d'expliquer la forte prépondérance des systèmes à absorption. Ensuite, pour répondre au problème, une nouvelle méthode de modélisation de ces machines permettant la prédiction des performances en régime transitoire est introduite et appliquée à quatre machines du marché. Puis, une installation pilotede rafraîchissement solaire est présentée dans le but d'analyser et de comprendre son comportement dynamique, afin d'identifier des voies d'optimisation. Enfin, les résultats expérimentaux de cette installation sont utilisés dans le but de développer et valider un outil complet d'analyse et d'optimisation des performances, c'est à dire depuis le champ de capteurs jusqu'à la distribution de froid. Cet outil de modélisation de systèmes de rafraîchissement solaire pourra ensuite être valorisé par la mise au point d'une méthodologie d'aide au dimensionnement de ce type d'installation, destiné au décideur ou à l'ingénieur. / The general context of the thesis is the solar cooling. This is an interesting alternative to conventional air conditioning systems, that is to say systems using mechanical vapour compression from electric power. Among the various solutions that may be suitable, the use of a refrigeration tri-thermal cycle is a promising issue. However, given the lack of means of investigation, the variability of the boundary conditions (including weather) and its temporal influences on the overall behaviour makes it very difficult, to evaluate the energy performance of the system nowadays, and even more difficult its optimal sizing. This thesis introduces the issue of the subject and analyzes the different state-of-the-art solar cooling technologies in order to explain the strong predominance of absorption systems. Then, to address the problem, a new method of modelling of these machines for the prediction of transient performance is introduced and applied to four machines on the market. Then, a solar cooling pilot is presented in order to analyze and understand its dynamic behaviour, to identify ways of optimization. Finally, the experimental results of this plant are used in order to develop and validate a completeanalysis and performance optimization methodology, i.e. from the collector field to the cooling distribution. This modelling tool for solar cooling systems can then be enhanced by the development of a methodology to help the design of this type of installation, for the decision maker or for the engineer.

L’origine et l’évolution des différentes structures qui peuplent l’au-delà de la photosphère du Soleil, ainsi que les processus qui interviennent dans la dynamique et le chauffage de sa couronne demeurent de nos jours assez peu compris. L’inextricable complexité inhérente aux phénomènes physiques qui gouvernent l’atmosphère externe solaire s’accompagne de l’absence de données adaptées au besoin scientifique. En effet, l’interprétation et la modélisation des « mécanismes » qui raccordent les échanges entre la chromosphère et la couronne dépendent de paramètres d’observation critiques. Il est par exemple essentiel de pouvoir mesurer de larges bandes de températures et densités verticales s’adaptant aux multiples échelles spatiales et temporelles caractéristiques des différents évènements qui se déroulent dans le Soleil. La compréhension de la dynamique des plasmas repose aussi sur l’analyse Doppler de la scène observée. Ceci implique notamment la capacité de combiner des techniques de spectroscopie et d’imagerie simultanément dans le temps. Pour la couronne, le passage à l’UV spatial est incontournable, et relève d’un véritable défi technique. Malgré les excellents progrès technologiques, l’étude UV du Soleil est une science relativement récente, et aucune mission spatiale solaire n’a pu fournir jusqu’à présent une spectro-imagerie combinée et simultanée dans le domaine spectral qui nous intéresse. C’est pour répondre à cette attente que l’étude d’un nouveau dispositif appelé IFTSUV (abréviation de Imaging Fourier Transform Spectrometer working in the far UV), est présentée dans cette recherche. Malgré l’absence de missions d’opportunité dans l’horizon proche, les travaux de thèse se sont déroulés suivant le plan de l’action R&T du CNES R-S11/OT-0004-040, concernant la définition d’un spectro-imageur à transformée de Fourier dans l’UV lointain, et la réalisation en laboratoire d’un démonstrateur de métrologie dédié, pierre angulaire de la faisabilité technique de l’instrument. Ainsi, partant de la détermination du besoin scientifique et de la justification du choix technique, le premier objectif de cette étude est de concevoir un modèle instrumental préliminaire complet de l’IFTSUV. La spécification technique est fondée sur le calcul de dimensionnement et l’évaluation théorique des spécifications en termes de précision spectrale, qualité de l’image et rapport signal sur bruit. A travers l’identification des points durs, la réalisation d’une métrologie d’asservissement du miroir d’échantillonnage apparait tout naturellement, comme un besoin intrinsèque de la validation du concept. En effet, l’acquisition de l’interférogramme doit se faire de manière rigoureusement constante et le pas d’échantillonnage doit être connu avec une grande exactitude, car il fixe les nombres d’onde pour lesquels les spectres bruts sont calculés. Le maquettage d’une solution métrologique constitue donc le deuxième objectif de ce travail. L’architecture optique mise en place a été choisie afin de satisfaire les besoins de stabilité angulaire (< 2.5 μrad) et de précision linéaire (< 8 nm) discernés, et testée en laboratoire. Les résultats sur la maquette valident le concept, même si ses performances s’éloignent des prédictions théoriques. L’évaluation expérimentale des performances permet d’établir des solutions aux problèmes rencontrés qui convergent vers l’optimisation et le prototypage d’un système pouvant être intégré dans une application spatiale. / The origin and evolution of the different structures that inhabit beyond the Sun’s photosphere, as well as the processes involved in the dynamics and the heating of the corona remain quite unknown. The inextricable complexity of the physical phenomena that govern the solar outer atmosphere is accompanied by the lack of suitable data adapted to the scientific need. Indeed, the interpretation and the models of the mechanisms that connect the exchanges between the chromosphere and the corona depend on critical observational parameters. It is for example essential to measure broad bands of vertical temperature and density ranges that fit the multiple spatial and temporal scales that are characteristic of the different events that take place in the Sun. The understanding of the dynamics of the plasma must be also based on the Doppler analysis of the observed scene. That implies the ability to combine time resolved spectroscopic and imaging technologies. Moreover, space is the place to observe the far UV corona and that implies a real technical challenge. Despite excellent advances in technology and instrumentation, the study of the Sun in the far UV is a fairly recent. To date, no solar space mission could provide a combined and simultaneous diagnostic of both observable in the spectral range of interest. It is because of these expectations that the study of a new device called IFTSUV (the acronym of Imaging Fourier Transform Spectrometer working in the far UV) is presented in this research. Despite the lack of opportunity missions on the near horizon, these thesis works have been conducted thanks to the R&D funding R-S11/OT-0004-040 from the CNES, concerning either the definition of an imaging Fourier transform spectrometer in the far UV, or the realization of a laboratory metrology demonstrator that is the cornerstone of the instrument’s feasibility. Thus, starting from the definition of the scientific requirements that lead to the technical choice, the first objective of this study is to develop a preliminary instrumental model of the IFTSUV. The overall technical and design specifications are based in theoreticalcalculations that have been expressed in terms of spectral accuracy, image quality and signal to noise ratio. Throughout the identification of difficult points, the realization of a servo-metrology system dedicated to the sampling mirror appears naturally as an intrinsic need of proof of concept. Indeed, the wavenumbers from the raw spectra are set by the interferogram. That implies that acquisition must be rigorously constant and that the sampling steps must be known with high accuracy. The mockup of a metrological solution is therefore the second objective of this work. The optical breadboard architecture under test has been chosen to meet the needs of angular stability (< 2.5 μrad) and linear accuracy (< 8 nm). The results on the demonstrator validate the concept even if its performances are away from the theoretical predictions. The experimental performance evaluation is used to establish solutions to the instrumental problems encountered. That converge to the optimization and prototyping of a system that could be integrated in a space based application.

Au cours des dernières années, la communauté scientifique s'est intéressée de plus en plus à l'acquisition de sources d'énergie renouvelables vertes et propres par rapport aux combustibles fossiles traditionnels. Le rayonnement solaire est une source particulièrement abondante d'énergie renouvelable qui a été largement utilisée dans les véhicules, les machines et les bâtiments, entre autres. Il y a généralement deux manières différentes d'utiliser l'énergie solaire: la chaleur et l'électricité. La principale motivation de ce travail de thèse est d'utiliser cette abondante source d'énergie pour produire une petite fraction de la tension et du courant continu de sortie. Puisque le spectre solaire se situe dans les longueurs d'onde à l'échelle nanométrique ou dans la bande térahertz, les antennes optiques seront utilisées comme une nouvelle technologie de nanotechnologie pour capter et récolter l'énergie solaire. Les antennes optiques ont des propriétés similaires à celles de leurs homologues micro-ondes, mais leur avantage réside dans des moyens sans précédent pour adapter les champs électromagnétiques dans tous leurs aspects et applications. Par conséquent, avec les détails mentionnés ci-dessus, l'idée principale de cette thèse est de capturer le rayonnement infrarouge solaire et l'utiliser pour produire une tension continue de sortie. La première partie de cette thèse est consacrée à la compréhension du fonctionnement de la collecte d'énergie par radiofréquence (RF) et à la présentation d'un concept de rectenna. La deuxième partie traite de l'introduction et de la simulation d'antennes optiques à base de résonateurs diélectriques (DR) car elles offrent moins de pertes à la bande THz. Deux conceptions de DR différentes sont proposées fonctionnant à la fréquence centrale de 193,5 THz (longueur d'onde 1550 nm). La troisième partie traite de la contribution principale à ce travail en termes de conception, simulation et fabrication d'une antenne optique Yagi-uda à haut gain et large bande. La technique de lithographie par faisceau d'électrons est utilisée pour réaliser la structure proposée. En dehors de la conception de l'élément unique Yagi-uda, diverses configurations de réseau ont été simulées avec la réalisation d'un réseau d'éléments 100 x 100 fabriqué sur un substrat de silicium. Pour produire une certaine quantité de tension de sortie, deux techniques ont été utilisées pour tester le réseau d'antennes optiques Yagi-uda. La première technique impliquait l'intégration du réseau Yagi-uda avec une diode fermionique du commerce qui produisait une tension de sortie de 0,15 V par excitation à partir d'une lumière visible et de 0,52 V par excitation directe à partir d'un laser à 1550 nm. La deuxième technique est basée sur la dissipation thermique entre des métaux dissemblables produisant une tension de sortie. Quatre lasers à longueurs d'onde différents (532 nm, 650 nm, 940 nm et 1550 nm) ont excité trois conceptions de nantenna réalisées. Parmi ces conceptions, la tension de sortie maximale de 0,82 V a été produite par le réseau Yagi-uda lorsqu'il est excité via un laser de 1550 nm. / Recent years have witnessed an increased interest by the scientific community to acquire green and clean renewable sources of energy compared to traditional fossil fuels. Solar radiation is one particular abundant source of renewable energy that has been widely applied in vehicles, machines, and buildings, among others. There are generally two different ways in which solar energy is used – heat and electricity. The main motivation of this thesis work is to utilize that abundant source of energy in producing a small fraction of output DC voltage and current. Since the solar spectrum lies in the nano scale wavelengths or terahertz band, optical antennas as a novel nano fabrication technology will be used to capture and harvest the solar energy. Optical antennas have properties similar to their microwave counterparts, but the advantage they have is in terms of unprecedented means to tailor electromagnetic fields in all its aspects and applications. Therefore, with the aforementioned details, the main idea of this thesis is to capture the solar infrared radiation and utilize it for producing output DC voltage. The first part of this thesis is dedicated to understanding the working of radio frequency (RF) energy harvesting and presenting a rectenna design. The second part deals with the introduction and simulation of optical antennas based of dielectric resonators (DR) as they offer fewer losses at the THz band. Two different DR designs are proposed working at the center frequency of 193.5 THz (1550 nm wavelength). The third part discusses the main contribution to this work in terms of design, simulation and fabrication of a high gain and wideband Yagi-uda optical antenna. E-beam lithography technique is used to realize the proposed structure. Apart for the single element Yagi-uda design, various array configurations have been simulated with realization of a 100 x 100 elements array fabricated on a silicon substrate. To produce a certain amount of output voltage, two techniques were deployed in testing the realized Yagi-uda optical antenna array. The first technique involved integration of the Yagi-uda array with a commercial fermionic diode that produced output voltage of 0.15 V via excitation from a visible light and 0.52 V with direct excitation from a 1550 nm laser. The second technique is based on thermal dissipation among dissimilar metals producing an output voltage. Four different wavelength (532 nm, 650 nm, 940 nm and 1550 nm) lasers excited three realized nantenna designs. Among these designs, the maximum output voltage of 0.82 V was produced by the Yagi-uda array when excited via 1550 nm laser.

Cette thèse présente une étude numérique d’un séchoir solaire indirect à convection naturelle destiné à sécher les produits agricoles (les figues). La première partie analyse un séchoir solaire contenant une chambre de séchage couplée à un absorbeur inversé et une cheminée solaire. Les simulations ont été faites afin de déterminer les champs dynamique et thermique sous l’influence de la variation de la configuration de la cheminée solaire et la taille de l’ouverture d’admission. Les équations de conservations basées sur le modèle de turbulence k-ε standard sont résolues par la méthode des volumes finis à l’aide du code commercial ANSYS-Fluent. La deuxième partie analyse l’effet d’ajouter un stockage thermique sous forme d’un lit en gravier dans la chambre de séchage. Le lit est modélisé comme un milieu poreux. En plus, cette étude propose l’utilisation d’une deuxième entrée d'air dans la chambre de séchage afin d’assurer une distribution thermique plus homogène au niveau des claies et de garantir un séchage plus uniforme. / This thesis presents a numerical study of an indirect natural convection solar dryer for drying agricultural products (Figs). The first part analyzes a solar dryer containing a drying chamber coupled to a reversed absorber and a solar chimney. Simulations were made to determine the dynamic and thermal fields under the influence of the variation of the solar chimney configuration and the size of the inlet opening. The governing equations based on the standard k-ε turbulence model are solved by the finite volume method using the ANSYS-Fluent commercial code. The second part analyzes the effect of adding a thermal storage in the form of a gravel bed in the drying chamber. The bed is modeled as a porous medium. Furthermore, this study proposes the use of a second air inlet in the drying chamber in order to ensure a more homogeneous thermal distribution at the level of the racks and to guarantee a more uniform drying.

Le couplage direct de la séparation et de la photo-catalyse en utilisant des membranes à base de dioxyde de titane, est une approche intéressante habituellement appliquée dans les dispositifs de traitement de l'eau, et récemment envisagée pour d’autres applications, telle que la production d’hydrogène par photo-électrolyse de l’eau. En effet, le dioxyde de titane (TiO2) est bien connu pour ses propriétés photo-catalytiques. En outre, s’il est immobilisé sur support membranaire plutôt qu’utilisé en suspension, son intégration en procédé de séparation est facilitée, sans compter les gains apportés au procédé en termes de compacité, d’intégrité et de capacité séparative. Pour une telle application, des cellules originales sous forme de multicouches sont requises. Certains systèmes sont décrits dans la littérature mais aucun d’entre eux n’est réellement intégré (c’est-à-dire basé sur une géométrie de type multicouche micro-architecturée), ni formé de couches minces obtenus par procédés plasma. Or les procédés plasma sont généralement compétitifs pour l’obtention de systèmes multicouches de hautes intégrité et compacité. Dans le cadre de récents travaux menés à l’IEM, différents types de couches minces ont été préparés par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), à savoir des films de TiO2 connus pour leurs propriétés photo-catalytiques et des membranes phosphoniques de conduction protonique avérée. En outre, des films minces de platine efficaces pour la réduction catalytique des protons en hydrogène peuvent être également déposés par un autre procédé plasma, la pulvérisation cathodique. Au cours de ce travail de thèse, des films de TiO2 obtenus par PECVD Basse Fréquence sont optimisés en termes d’activité photo-catalytique et de propriétés séparatives; cette optimisation, qui concerne le dopage à l’azote du TiO2 (permettant le déplacement de la bande interdite de la région UV vers la région visible), est le premier objectif de ce projet de thèse. Les films minces sont caractérisés du point de vue de leurs propriétés structurales et fonctionnelles. Le second objectif de la thèse est de montrer l’intérêt de ces films de TiO2 dans la production/séparation d’hydrogène par voie solaire. Dans ce but, la photo-activité des films dans le noir, sous UV et sous visible est étudiée dans une cellule mono-compartiment où les deux électrodes baignent dans un électrolyte liquide. Des études électrochimiques plus poussées en présence d’une membrane électrolyte commerciale et d’une cathode de platine (dont les caractérisations en propre sont portées en annexes de ce travail), sont aussi abordées. Le dernier objectif de cette thèse est le transfert de la technologie des procédés plasma de l’Institut Européen des Membranes de l’Université de Montpellier vers le Laboratoire Chimie-Physique des Matériaux de l’Université Libanaise. Les détails de l’installation du réacteur au Liban font l’objet du dernier chapitre de la thèse ainsi que les résultats des premiers tests de dépôt sur la base de conditions opératoires précédemment optimisées à l’Institut Européen des Membranes. / Direct coupling of separation and photo-catalysis using membranes based on titanium dioxide, is an interesting approach usually applied in water treatment devices, and recently considered for other applications, such as hydrogen production by water photo-electrolysis. Indeed, titanium dioxide (TiO2) is well-known for its photo-catalytic properties. In addition, if it is immobilized on membrane supports rather than used in suspensions, its integration in the separation process is facilitated and some advantages of the process in terms of compactness, integrity and separation capacity are provided. For such an application, original multilayered cells are required. Some systems are described in the literature but none of them is truly integrated (that is to say based on a micro-architecture geometry of multi-layer type) or formed of thin layers obtained by plasma processes. Now plasma processes are generally competitive for obtaining multilayered systems with high integrity and compactness. As part of recent works at IEM, various types of thin films were prepared by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) to include TiO2 films known for their photo-catalytic properties and phosphonic acid membranes with average protons conductivity. In addition, effective platinum thin films for the protons catalytic reduction into hydrogen could also be deposited by another plasma process, sputtering. In this work, TiO2 films obtained by Low Frequency PECVD are optimized in terms of photo-catalytic activity and separation properties; this optimization, regarding the nitrogen doping of TiO2 (for the band gap shifting from the UV region to the visible region), is the first objective of this thesis project. The thin films structural and functional properties are characterized.The second aim of this thesis is to demonstrate the competitiveness of these films for the Hydrogen production/separation by solar energy. To this end, the layers photo-response has been tested in the dark, under UV and under visible light in a mono-compartment cell where both electrodes are immersed in a liquid electrolyte. Further studies integrating the TiO2 layers in contact with a commercial electrolyte membrane and a platinum counter-electrode (whose characterizations are presented in annexes), are also performed. The last aim of this work is the Plasma technology transfer from the European Membrane Institute of University of Montpellier to the Laboratory of Physical Chemistry of Materials of Lebanese University. The installation and configuration details are presented in the last chapter as well as the results of the first depositions based on operating conditions already optimized at European Membrane Institute.

Les influences du Soleil sur la Terre sont l'objet de récents développements en astrophysique regroupés sous le terme de météorologie de l'espace. Le vent solaire est une composante importante des interactions entre le Soleil et la Terre, et notamment le vent rapide issu des pôles. Puisqu'il est issu des régions polaires de la couronne, on comprend l'importance d'étudier ces régions. Dans cette thèse, on s'intéressera particulièrement à l'étude de ces régions polaires où se situent les plumes soupçonnées d'être à l'origine du vent solaire rapide. Les méthodes ainsi mises en oeuvre s'appliquent d'ailleurs tout aussi bien aux Éjections de Masse Coronale (CME). Pour ce faire, nous utilisons les données récoltées par les missions spatiales SoHO et STEREO. Ces missions fournissent des mesures de l'émission lumineuse du Soleil dans l'extrême ultra-violet (EUV) et des données coronographiques dans le visible. Il est important pour les reconstructions volumiques de la couronne de noter la présence de deux satellites identiques pour STEREO, semblables à SoHO. Ce qui nous permet d'avoir trois points de vue simultanés. Nous avons développé une méthode permettant à la fois de reconstruire l'émission de la couronne en trois dimensions mais également de prendre en compte l'évolution temporelle des plumes et de l'estimer, tout en tirant parti de la simultanéité des mesures selon différents points de vue. Cette avancée a été possible grâce au développement d'un modèle d'évolution des plumes polaires. Dans ce modèle, on suppose les plumes immobiles mais variant en intensité. En définissant par avance la localisation des plumes, on aboutit à un problème bilinéaire selon une composante statique et une composante temporelle. L'outil ainsi développé a été appliqué aux données EUV mesurées par SoHO et par STEREO ainsi que sur simulations. Les simulations ont révélé l'importance de prendre en compte les différents paramètres géométriques de ces missions spatiales. Le développement d'un code de projection et de rétroprojection adapté (et adaptable) ainsi qu'une étude minutieuse nous ont permis de définir les paramètres minimisant les artefacts géométriques de reconstruction. Enfin, la disponibilité de trois canaux de longueurs d'onde pour ces données EUV nous a permis d'effectuer une analyse spectrale des reconstructions en s'affranchissant de l'intégration sur la ligne de visée. En utilisant un modèle liant la répartition spectrale d'émission lumineuse et les paramètres du plasma tels que la densité et la température électronique, nous avons pu estimer ces deux grandeurs physiques pour chaque voxel des cartes tridimensionnelles de la couronne. En conclusion, la disponibilité prochaine de données de la mission SDO nous permettra d'affiner cette étude grâce à 8 canaux de longueurs d'onde EUV. Des développements dans l'estimation automatique des zones d'évolution temporelle et dans la reconstruction de CME sont également envisagés.

Le "climat" à l'intérieur d'une serre dépend de son aération. Le processus d'aération est complexe, il participe à l'essentiel des échanges de chaleur et de masse avec l'extérieur, et sa maîtrise permet donc de contrôler les paramètres physiques tels que la température, l'humidité, ou les concentrations de gaz comme le CO2 par exemple. Ce contrôle est essentiel pour maintenir les plantes dans des conditions métaboliques favorables (respiration, photosynthèse, transpiration) et dans un état sanitaire satisfaisant.<br />La ventilation naturelle est le système le plus économique pour réguler le microclimat interne de la serre. Néanmoins, elle n'offre qu'un contrôle limité sur l'écoulement d'air dans la serre et reste difficile à maîtriser.<br />Cette étude contribue à l'analyse et à la modélisation des phénomènes mis en jeu dans l'aération naturelle des serres en verre, de grande portée, habituellement utilisées en culture ornementale (plantes en pots), sous climat tempéré, tel qu'en Anjou. Deux approches complémentaires incluant expérimentation in situ et modélisation mathématique du climat distribué sont mises en œuvre.<br />Des campagnes de mesures ont été menées à l'intérieur d'une serre de production et dans son environnement immédiat sous conditions réelles de culture ornementale. Des données météorologiques : température de l'air, vitesse et direction du vent, rayonnement solaire et atmosphérique, ont été collectées. L'ensemble de ces mesures constitue un jeu de données conséquent destiné à fournir les entrées du modèle numérique. Parallèlement à ces mesures, nous avons systématiquement procédé à des mesures du taux de renouvellement d'air qui ont été utilisées pour valider le modèle.<br />Un modèle numérique a été mis en œuvre. Il s'appuie sur un code de mécanique des fluides numérique (Computational Fluid Dynamics). Ce code permet de prédire les champs de vitesses et de températures à l'intérieur de la serre après résolution numérique des équations de base qui régissent les mouvements d'air (équations de Navier-Stokes couplées à l'équation de l'énergie) dans le domaine de calcul considéré. La turbulence, dont l'effet est loin d'être négligeable sous serre, a été modélisée à l'aide d'une fermeture de type k-e. Le taux d'aération a pu être déduit ensuite par résolution d'une équation de transport d'un gaz traceur virtuel. Un module radiatif a été ajouté dans le modèle numérique afin de prendre en compte le rayonnement d'origine solaire et atmosphérique. Ce module résout l'équation des Transferts Radiatifs qui est couplée à l'équation de l'énergie.<br />Ce modèle « complet » a pu être vérifié et validé pour différentes conditions climatiques. Il a été ensuite utilisé pour analyser l'impact de la configuration des ouvrants sur le climat et sur les flux de chaleur au niveau de la toiture de la serre. Cette analyse a porté non seulement sur la ventilation mais aussi sur l'homogénéité de la distribution des vitesses et des températures dans la serre et notamment au niveau des cultures.<br />Enfin, des indicateurs d'efficacité de l'aération de la serre sous climat estival ont pu être dégagés pour différentes configurations d'aération (ouverture) et différentes conditions climatiques.

Dans l'atmosphere solaire apparaissent des structures magnetiques telles que les boucles de regions actives, les filaments-protuberances, ou les sigmoides. Les proprietes de ces structures sont liees aux parametres thermodynamiques (temperature, densite, pression) ainsi qu'a la nature du champ magnetique associe a ces structures. Notre interet s'est porte sur l'etude des filaments qui correspondent a des structures magnetiques dont la masse est plus elevee et la temperature plus froide que le milieu coronal environnant. Pour ce faire, deux methodes d'analyse et de diagnostic ont ete developpees : la reconstruction du champ magnetique coronal tridimensionnel, et l'etude d'ondes magnetohydrodynamiques (MHD) dans les filaments. <br /><br />A partir des mesures du champ magnetique vectoriel au niveau photospherique, la reconstruction du champ magnetique coronal permet de determiner la geometrie et la topologie des tubes de flux caracterisant une region active. En particulier dans le cas etudie, la reconstruction suivant l'hypothese d'un champ sans-force non lineaire a permis de preciser la structure d'un systeme de boucles observe en EUV par EIT/SOHO, et d'un sigmoide observe en rayons X par SXT/Yohkoh. La nature du filament est deduite de la recherche de l'existence de creux magnetiques pouvant maintenir cette structure massive en equilibre dans la couronne. <br /><br />Le spectrometre SUMER/SOHO a fourni des observations de filaments dans ou proche de regions actives qui ont permis d'etudier les variations temporelles du decalage Doppler de la raie de l'helium neutre à 58.4 nm. Utilisant une analyse de Fourier, des frequences caracteristiques ont ete identifiees a des modes d'oscillations d'ondes d'Alfven ou magnetoacoustiques donnant acces a des parametres magnetiques et thermodynamiques du filament. De nouvelles observations obtenues par THEMIS/Tenerife (campagne MEDOC 5) apportent des informations supplementaires sur la dynamique des filaments et sur les ondes MHD dans ces structures.