Sur la planète, les techniques d'élevage intensif appliquées dans les systèmes agricoles de la plupart des pays ont une influence négative sur la biodiversité des animaux domestiques. Au cours des 15 dernières années, 300 des 6'000 races recensées par la FAO ont disparu. A l'heure actuelle, 1'350 races sont en voie d'extinction, deux races disparaissant en moyenne chaque semaine. Une des mesures mises en oeuvre afin de juguler ce phénomène est la surveillance des ressources génétiques des animaux d'élevage. Cette action a été initiée par les Nations Unies à Rio en 1992 et constitue un volet de la Convention sur la diversité biologique. La mise au point de technologies de pointe en biologie moléculaire a permis de développer des instruments capables de fournir rapidement des indications sur le niveau de diversité génétique de races sous surveillance. Ces informations permettent de repérer celles qui sont en danger d'extinction et de prendre les mesures de conservation qui s'imposent.<br />La science de l'information géographique peut contribuer à améliorer l'analyse de ces ressources génétiques en exploitant leur dimension géographique. Celle-ci permet d'apprécier comment la diversité génétique varie dans l'espace et peut également mettre en évidence des adéquations en fonction de la nature de l'environnement au sein duquel les races étudiées évoluent.<br />C'est notamment dans le contexte du projet de recherche européen Econogene, dont le but est justement de fournir des recommandations sur la manière d'assurer la conservation durable de races autochtones de chèvres et de moutons, que des systèmes d'information géographiques (SIG) ont été appliqués à l'analyse spatiale de données génétiques.<br />L'objectif principal de cette recherche est de montrer que les SIG sont utiles dans le but de fournir des hypothèses de travail alternatives susceptibles d'aider à comprendre le fonctionnement des ressources génétiques animales. Des outils et des méthodes ont pu être appliqués à des problématiques bien spécifiques en analyse de données moléculaires.<br />Tout d'abord, l'analyse spatiale exploratoire des données permet de traiter de grandes quantités d'informations et d'en révéler les structures spatiales sous-jacentes. Cette approche rend possible l'intégration de nombreux paramètres, de distinguer des pistes nouvelles pour la compréhension des phénomènes de dispersion des ressources génétiques, et d'en extraire des lignes directrices en vue de recherches plus approfondies.<br />Deuxièmement, sur la base des éléments mis en évidence par l'analyse exploratoire, les règles de la sémiologie graphique ont été appliquées à la représentation cartographique des variables moléculaires. Cette démonstration a pour but de favoriser l'amélioration de la qualité de la production cartographique en génétique des populations, et ainsi de faciliter la lecture, l'interprétation et la compréhension de l'information. A une période où les questions de communication sont primordiales, et plus particulièrement pour des domaines comme la génétique qui touchent de près le grand public via leur rôle dans les questions d'alimentation et de santé, il est essentiel de produire des documents dont le message est clair.<br />Enfin, c'est l'analyse des pressions environnementales et de l'adaptation génétique qui fait l'objet du troisième volet. Tout en appliquant un principe de modélisation simple des processus naturels, l'analyse spatiale alliée à une méthode statistique est appliquée afin de détecter des signatures de sélection naturelle au sein du génome. Ceci est réalisé en mettant en relation les caractéristiques environnementales des zones dans lesquelles les races étudiées sont élevées, avec des régions précises de leur génome. Les résultats trouvés sont en bon accord avec ceux fournis par une approche standard de génétique des populations et montrent ainsi que la science de l'information géographique offre un moyen complémentaire d'analyse des processus évolutifs.<br />Appliquée à l'étude de l'ours brun de Scandinavie, la méthode montre également qu'elle peut être appliquée dans le cadre de l'élaboration de cartes d'habitat potentiel, une autre facette de la biologie de la conservation. A cette fin, on utilise les variables environnementales qui ont un effet sur le génome et qui constituent par conséquent des prédicteurs pertinents.

Cette étude traite de la simulation de la variabilité spatiale et temporelle de la température de surface pour des sols avec relief.<br /><br /> L'approche 1D développée pour les modèles simplifiés consiste à exprimer la température en un point de la surface du sol avec relief comme une combinaison d'une température "ombre" et d'une température "soleil" du sol équivalent plat horizontal. Les phénomènes prépondérants de la variabilité de la température sont isolés par la réalisation de mesures en extérieur sur une maquette à profil sinusoïdal. Les mesures obtenues permettent de valider le code thermique 3D de référence.<br /><br />Différents modèles analytiques 1D sont développés et validés par rapport à ce code. L'application de la méthode "ombre/soleil" par passage dans l'espace de Fourier conduit à une bonne concordance entre le modèle et la solution de référence 3D.

La qualité actuelle des techniques de Géodésie Spatiale permet d'estimer des séries temporelles de produits géodésiques tels que les paramètres de rotation et les positions de stations terrestres. Ces nouveaux produits doivent être utilisés dans la matérialisation des Systèmes de Référence Terrestres, en constantes évolution et amélioration. Ils doivent aussi mettre en évidence les phénomènes, globaux ou locaux, régissant la rotation terrestre et les mouvements de la croûte. C'est dans ce contexte riche d'enjeux divers que s'inscrivent ces travaux. Leur but premier a été l'élaboration et l'application d'une méthode d'estimation de séries temporelles de positions de stations et de paramètres de rotation de la Terre par l'analyse de données de télémétrie laser sur satellites. Cette technique est en effet une des clefs de voûte du Repère de Référence Terrestre International (ITRF). En guise de validation de cette méthode, douze ans de données (1993-2004) sur les deux satellites LAGEOS ont été traités et analysés. Si les techniques géodésiques présentent certes des forces individuellement, c'est dans leur combinaison qu'elles montrent réellement toutes leurs potentialités. À ce titre, le Groupe de Recherche en Géodésie Spatiale (GRGS) a mené une expérience de combinaison de cinq techniques géodésiques (SLR/LLR/GPS/DORIS/VLBI) au niveau des observations sur l'année 2002. J'ai activement participé à cette expérience dont le but principal était de démontrer la force d'une telle approche pour la détermination de séries temporelles de coordonnées du pôle et du Temps Universel.

Le développement des réseaux de télécommunications radiomobiles nécessite de la part des opérateurs une prise en compte de plus en plus fine du milieu géographique dans lequel les ondes radioélectriques se propagent. Afin d'optimiser la qualité des télécommunications mobiles et la localisation des antennes relais, une étude sur les données géographiques utilisées en ingénierie radiomobile GSM a été menée. La demande est surtout concentrée en milieu urbain, or l'implantation des antennes y est plus difficile du fait de la complexité du milieu et de la présence de nombreux objets géographiques (bâtiments, infrastructures, etc.) qui jouent le rôle d'obstacle pour la propagation des ondes radio.<br />Les possibilités d'Analyse Spatiale et d'intégration de données pertinentes au sein d'un Système d'Information Géographique, ont permis d'appréhender l'influence des données géographiques (qualité, typologie, échelle, morphologie, etc.) sur la qualité (justesse de la prédiction radio, temps de calcul) de la modélisation de la propagation des ondes radio. Nous avons également introduit de nouvelles variables géographiques indirectes (indicateurs morphologiques, surfaces de visibilité, etc.) dans la modélisation, afin de caractériser plus efficacement le milieu géographique en présence. L'ensemble de ces résultats a été implémenté dans des algorithmes basés sur une approche géographique. Ils ont permis d'optimiser les calculs de couverture de champ dans les modèles radio. Les résultats obtenus ont servi à la réalisation d'un prototype informatique : le modèle OpenMorph.<br />Le modèle OpenMorph a été mis en œuvre en articulation avec un Système d'Information Géographique. Il se compose de deux parties : un module d'Analyse Spatiale qui permet de calculer les données géographiques et un module de calcul radio qui implémente deux modèles de propagation (Okumura-Hata et COST-LD). Afin de valider le modèle OpenMorph, une simulation a été effectuée sur la Communauté Urbaine de Strasbourg.

Les modes de Fourier spatiaux de la vorticité dans un jet et dans un écoulement de grille turbulents sont étudiés par diffusion acoustique à des nombres de Reynolds de Taylor entre 100 et 400. Les propriétés dynamiques de la vorticité sont déduites des corrélations temporelles du signal acoustique de diffusion. Les échelles spatiales accessibles couvrent la fin de la zone inertielle et le début de la zone dissipative de l'écoulement. Le signal complexe de vorticité est dominé par les effets d'advection des petites structures par la grande échelle. La corrélation d'intensité des modes de Fourier (enstrophie) révèle deux temps caractéristiques : un temps court contrôlé par les gradients de vitesse à grande échelle et un temps long comparable au temps intégral de l'écoulement. La coexistence de ces deux temps est la manifestation d'un phénomène d'intermittence temporelle. L'évolution à travers les échelles du niveau de corrélation à temps long est la manifestation d'un phénomène d'intermittence spatiale associée à la lacunarité croissante des échelles dissipatives de la turbulence.

Les mesures de la plupart des paramètres climatiques sont effectuées ponctuellement, dans les stations<br />d'un réseau d'une densité souvent inégale. De nombreuses applications nécessitent pourtant des valeurs<br />climatiques en tout point de leur champ d'étude. Cette thèse propose une évaluation du niveau d'incertitude pour<br />la spatialisation des températures en zone de montagne et la mise au point d'une démonstration de la relation<br />échelle / méthode, puis la quantification des apports des méthodes en fonction de l'échelle d'application visée. Le<br />sujet comprend donc, comme premier travail, la mise en place d'une méthode pour la spatialisation des<br />températures, c'est à dire une modélisation expliquant les variations spatiales des températures : quels facteurs<br />agissent, font varier les températures, et dans quelles proportions ?<br />La réalisation de modèles, à différentes échelles, s'accompagne d'une interpolation (reconstitution des champs<br />thermiques par l'application des modèles précédemment créés).<br />La recherche combine un travail sur Systèmes d'Information Géographique, et les variables spatiales extraites de<br />ces derniers : occupation du sol, relief, pente, exposition, ensoleillement, etc.), ainsi qu'un usage fréquent de<br />méthodes statistiques (régressions simples, régressions multiples, analyses de variance, analyses en<br />composantes principales, etc.)<br />Les simulations constituent l'étape finale, une fois les spatialisations terminées et les validations des modèles<br />effectuées.<br />Les données géographiques sont principalement fournies par le laboratoire SEIGAD et l'Institut Géographique<br />National, les connaissances et les données météorologiques proviennent de Météo-France (relevés de<br />températures minimales et maximales quotidiennes, types de temps, modèle SAFRAN...)

betaLorsque des réactions chimiques non-linéaires évoluent loin de leur état d'équilibre thermodynamique et sont couplées au processus de transport par diffusion moléculaire, des instabilités spatiales et spatio-temporelles peuvent apparaître. Dans un réacteur chimique entretenu par des flux de réactifs, nous étudions de tels systèmes de réaction-diffusion mis en oeuvre dans des gels de polyélectrolytes. Les variations volumiques du gel induites par les changements d'état chimique de la réaction génèrent une grande variété de structures morphologiques stationnaires ou dynamiques. Les changements de tailles du gel support contribuent à faire naître de nouvelles instabilités. Nous tentons de comprendre la contribution apportée par les différents processus (réaction-diffusion, changement de taille) sur la dynamique résultante du système. Ces études participent à la conception de nouveaux systèmes "intelligents" autonomes.

Par sa situation septentrionale, le vignoble champenois est très sensible aux événements gélifs se produisant au printemps (après le débourrement des bourgeons). Pour appréhender cette contrainte climatique aux échelles spatiales fines, pertinentes dans le cas d'un vignoble, nous avons utilisé les données climatiques provenant d'un réseau dense de 23 stations du vignoble marnais (pour 6 printemps 1998-2003) ainsi que des données d'altitude et d'occupation du sol. Nous étudions dans un premier temps les variabilités spatiale et temporelle des températures minimales et des écoulements de l'air. En utilisant diverses méthodes statistiques, nous caractérisons le topoclimat nocturne printanier du vignoble marnais. Nous mettons ainsi en évidence l'influence de la topographie sur la répartition spatiale des températures minimales. De plus, nous montrons l'existence de brises de pente, qui se développent progressivement au cours de la nuit. Dans un second temps, nous utilisons des méthodes d'interpolation spatiale géostatistique puis multicritère, afin de spatialiser l'aléa gélif. Prenant en compte l'environnement des stations, l'approche multicritère se révèle plus performante. Les modèles construits expliquent assez bien la répartition spatiale des températures minimales. Enfin, dans le but d'intégrer les écoulements de l'air dans nos modèles statistiques, nous réalisons une simulation du modèle numérique Meso NH pour une date représentative des conditions radiatives. Les sorties, qualitativement en accord avec les observations, illustrent bien les interactions entre les brises de pente et le vent général et permettent de localiser les zones d'accumulation d'air froid.

L'objectif de ce travail a été d'analyser l'influence de la répartition géographique des ressources alimentaires d'origine anthropique (décharges à ciel ouvert) sur les distribution spatiale et la taille des colonies, la dynamique démographique, le régime alimentaire des adultes et des poussins et les paramètres reproducteurs des populations de Goélands leucophées Larus michahellis des îles rocheuses du littoral provençal. Pour la première fois, cette thématique a fait l'objet d'une approche conduite à une large échelle géographique (80 km de linéaire côtier) et sur un jeu important de sites de nidification et de zones d'alimentation. Les patrons d'utilisation des principales décharges situées dans la zone de prospection alimentaire de l'espèce ont été étudiés. Les aliments provenant des décharges dominent largement dans le régime alimentaire des oiseaux, aussi bien des adultes que des poussins. Cette prédominance est constante pour chacune des colonies étudiées malgré le gradient d'accessibilité aux décharges qui existe dans leur environnement proche. Les décharges constituent donc l'habitat d'alimentation préférentiel de l'espèce dans la zone d'étude. En outre, il a pu être mis en évidence que l'accessibilité et l'abondance des ressources anthropiques sur le continent conditionnent fortement la distribution spatiale et la taille des colonies ainsi que la dynamique démographique récente et les paramètres reproducteurs des colonies étudiées. Le suivi des goélands sur les décharges permet de confirmer l'importance de celles-ci comme zones d'alimentation de l'espèce. Au cours de la saison de reproduction les décharges sont fréquentées par l'essentiel des goélands reproducteurs de la zone considérée. Pour autant, les ressources alimentaires fournies par les décharges ne sont pas utilisées à saturation, de même que les sites de nidifications dont certains présentent des densités de goélands nicheurs encore faibles. Ceci laisse présager une poursuite probable de l'augmentation des effectifs de Goélands leucophées dans les prochaines années. Dans le cas d'une espèce surabondante comme le Goéland leucophée, l'augmentation probable des effectifs signifie une augmentation des interactions négatives avec les activités humaines et de ce fait, la mise en place de mesures de régulation de l'espèce ou d'atténuation des nuisances.

L'objectif de cette thèse est d'analyser le processus de convergence des régions européennes en prenant en compte les schémas de répartition spatiale des activités économiques. A l'aide de synthèses de la littérature portant, d'une part, sur les analyses théoriques et empiriques de la croissance et de la convergence et, d'autre part, sur les modèles d'économie géographique, nous justifions dans le chapitre 1 pourquoi les disparités géographiques doivent être prises en compte dans l'étude de la convergence des économies. Les outils, issus de la statistique et de l'économétrie spatiales, permettant d'atteindre cet objectif sont détaillés dans le chapitre 2. Trois études empiriques du phénomène de convergence en présence de disparités géographiques sont alors réalisées à partir d'un échantillon portant sur le PIB par tête de 138 régions européennes, appartenant à 11 pays, pour la période 1980-1995 (données Eurostat-Regio). Dans le chapitre 3, une analyse exploratoire des données spatiales permet de montrer que la répartition des PIB par tête est caractérisée, sur toute la période, par une forte concentration géographique (autocorrélation spatiale positive) et par un schéma de polarisation Nord-Sud (hétérogénéité spatiale). Dans le chapitre 4, des régressions liant le taux de croissance annuel moyen entre 1980 et 1995 au PIB par tête en 1980 sont réalisées. L'estimation d'un modèle de beta-convergence avec autocorrélation spatiale des erreurs et instabilité structurelle permet de détecter des effets de débordement géographiques positifs et significatifs entre régions voisines et de différencier le processus de convergence entre les régions du Nord et entre les régions du Sud. Dans le chapitre 5, l'estimation de chaînes de Markov indique que la mobilité d'une région au sein de la distribution des PIB par tête est très faible et qu'elle est fortement conditionnée par la richesse de ses voisines, ce qui met alors en évidence un phénomène de verrouillage géographique.