Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 82-89. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Th. univ.--Géol.--Rennes I, 1990. / Bibliogr. p. 155-167.

Th.--Méc. des fluides--Toulouse--I.N.P., 1982. N°: 65.

Th. univ.--Rennes 1, 1997. / En annexe, choix de textes en anglais. Bibliogr. p. 205-214. Résumé.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. [54]-55. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Th. doct.-ing.--Physico-chim. des matér.--Toulouse--I.N.P., 1980. N°: 79.

Th. 3e cycle--Interaction molécules _ rayonnement--Lille 1, 1980. N°: 862.

Th.--Sci. phys.--Toulouse--I.N.P., 1980. N°: 46.

Les connaissances des propriétés des fluides hydrothermaux, c'est-à-dire des solutions aqueuses à haute température (T) et haute pression (P), sont essentielles dans les domaines des sciences de la terre, chimie prébiotique, industrie nucléaire ou encore des sciences environnementales. Près du point critique (Pc, Tc) et dans les conditions pseudocritiques (i.e. à la densité critique au dessus de la Tc-Pc), les propriétés des fluides changent de manière radicale. Ces modifications ont lieu à différentes échelles: à l’échelle macroscopique (changements de densité et de compressibilité), à l’échelle mésoscopique (processus d’agglomération entre les différentes clusters) et enfin à l’échelle moléculaire (organisation local entre les atomes et les molécules, par exemple les liaisons hydrogène, H).Cette étude est centrée sur les effets de la solvatation aqueuse de différents électrolytes en fonction de la température, pression et concentration. L'étude expérimentale a été conduite par les mesures d’Absorption X, technique de choix pour mesurer d'une part l'évolution de la densité du fluide et d'autre part sonder l'environnement atomique local autour des solutés. Cette étude a été faite sur l'eau pure et sur différentes solutions salines à différentes pressions (jusqu'à ~1.3Pc) et à température variable (jusqu'à ~2Tc), pour passer du domaine liquide au domaine supercritique, dans une cellule permettant de découpler totalement l’effet de la pression et de la température.Nous avons obtenu des preuves expérimentales du déplacement du point critique et de l'isochore et de leur dépendance en fonction de la concentration en sel pour NaCl (0,3, 0,5 et 1,0 moles NaCl par kilogramme d'eau). Nous avons également observé une anomalie de densité dans la région supercritique (SC) et l'apparition d'une séparation des phases liquide-vapeur pour certaines solutions aqueuses. L'augmentation de la densité relative dans cette zone critique est plus prononcée pour Cs>Rb>K>Na>Li pour les bromures et les chlorures. Le changement structural dans cette région a été suivi par spectroscopie XANES haute résolution au seuil K du brome pour différents bromures d'alcalin. L'interprétation des spectres XANES indiquent clairement un changement drastique dans la structure locale du fluide au moment de l'apparition de cette anomalie pouvant être interprétée par l'apparition des paires ioniques.Ces nouvelles observations sont a relier au changement structurale du solvant et principalement à l'évolution de son pouvoir de solvatation lié à l'évolution des liaisons hydrogène à hautes T-P. / Knowledge of the properties of hydrothermal fluids, i.e. aqueous solutions at high temperature (T) and high pressure (P), are essential in the fields of earth sciences, prebiotic chemistry, nuclear industry and environmental sciences. Near the critical point (Pc, Tc) and under the pseudocritic conditions (i.e. at the critical density at T-P above Tc-Pc), the fluid properties change radically. These changes take place at different scales: the macroscopic scale (density and compressibility changes), the mesoscopic scale (agglomeration process between different clusters) and finally, the molecular scale (local organization of atoms and molecules, for example hydrogen bonds, H).This study focuses on the solvation effects in different electrolytes as a function of temperature, pressure and concentration. The experimental study was carried out by X-ray absorption measurements, the technique suitable for probing both fluid density evolution and local atomic environment around the solutes. This study was carried out on pure water and salt solutions at different pressures (up to ~ 1.3Pc) and temperatures (up to ~ 2Tc), to pass from the liquid to the supercritical domain, using a cell permitting to completely decouple the effects of pressure and temperature.We have obtained experimental proofs of the displacement of the critical point and the isochore and their dependence on the salt concentration in the case of NaCl (0.3, 0.5 and 1.0 moles NaCl per kilogram of water). We have also observed a density anomaly in the supercritical region (SC) and the appearance of liquid-vapor phase separation for some aqueous solutions. The relative density increase in the critical zone is more pronounced for Cs>Rb>K>Na>Li for bromides and chlorides. The structural change in this region was followed by high-resolution XANES spectroscopy at the K-threshold of bromine for various alkali bromide. The interpretation of the XANES spectra clearly indicates a drastic changes in the fluid structure related to this anomaly, which can be interpreted by the appearance of ionic pairs.These new observations are in link with water structure and solvation properties evaluation and consequently with hydrogen bonding changes under high T-P.

Les mesures de télédétection (MT) dépendent de l'interaction du rayonnement avec les paysages terrestres et l'atmosphère ainsi que des configurations instrumentales (bande spectrale, résolution spatiale, champ de vue: FOV,...) et expérimentales (structure et propriétés optiques du paysage et atmosphère,...). L'évolution rapide des techniques de télédétection requiert des outils appropriés pour valider leurs principes et améliorer l'emploi des MT. Les modèles de transfert radiatif (RTM) simulent des quantités (fonctions de distribution de la réflectance (BRDF) et température (BTDF), forme d'onde LiDAR, etc.) plus ou moins proches des MT. Ils constituent l'outil de référence pour simuler les MT, pour diverses applications : préparation et validation des systèmes d'observation, inversion de MT,... DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer) est reconnu comme le RTM le plus complet et efficace. J'ai encore nettement amélioré son réalisme via les travaux de modélisation indiqués ci-dessous. 1. Discrétisation de l'espace des directions de propagation des rayons. DART simule la propagation des rayons dans les paysages terrestres et l'atmosphère selon des directions discrètes. Les méthodes classiques définissent mal le centroïde et forme des angles solides de ces directions, si bien que le principe de conservation de l'énergie n'est pas vérifié et que l'obtention de résultats précis exige un grand nombre de directions. Pour résoudre ce problème, j'ai conçu une méthode originale qui crée des directions discrètes de formes définies. 2. Simulation d'images de spectroradiomètre avec FOV fini (caméra, pushbroom,...). Les RTMs sont de type "pixel" ou "image". Un modèle "pixel" calcule une quantité unique (BRDF, BTDF) de toute la scène simulée via sa description globale (indice foliaire, fraction d'ombre,...). Un modèle "image" donne une distribution spatiale de quantités (BRDF,...) par projection orthographique des rayons sur un plan image. Tous les RTMs supposent une acquisition monodirectionnelle (FOV nul), ce qui peut être très imprécis. Pour pouvoir simuler des capteurs à FOV fini (caméra, pushbroom,...), j'ai conçu un modèle original de suivi de rayons convergents avec projection perspective. 3. Simulation de données LiDAR. Beaucoup de RTMs simulent le signal LiDAR de manière rapide mais imprécise (paysage très simplifié, pas de diffusions multiples,...) ou de manière précis mais avec de très grands temps de calcul (e.g., modèles Monte-Carlo: MC). DART emploie une méthode "quasi-MC" originale, à la fois précise et rapide, adaptée à toute configuration instrumentale (altitude de la plateforme, attitude du LiDAR, taille de l'empreinte,...). Les acquisitions multi-impulsions LiDAR (satellite, avion, terrestre) sont simulées pour toute configuration (position du LiDAR, trajectoire de la plateforme,...). Elles sont converties dans un format industriel pour être traitées par des logiciels dédiés. Un post-traitement convertit les formes d'onde LiDAR simulées en données LiDAR de comptage de photons. 4. Bruit solaire et fusion de données LiDAR et d'images de spectroradiomètre. DART peut combiner des simulations de LiDAR multi-impulsions et d'image de spectro-radiomètre (capteur hyperspectral,...). C'est une configuration à 2 sources (soleil, laser LiDAR) et 1 capteur (télescope du LiDAR). Les régions mesurées par le LiDAR, dans le plan image du sol, sont segmentées dans l'image du spectro-radiomètre, elle aussi projetée sur le plan image du sol. Deux applications sont présentées : bruit solaire dans le signal LiDAR, et fusion de données LiDAR et d'images de spectro-radiomètre. Des configurations d'acquisition (trajectoire de plateforme, angle de vue par pixel du spectro-radiomètre et par impulsion LiDAR) peuvent être importées pour encore améliorer le réalisme des MT simulées, De plus, j'ai introduit la parallélisation multi-thread, ce qui accélère beaucoup les calculs / Remote Sensing (RS) data depend on radiation interaction in Earth landscapes and atmosphere, and also on instrumental (spectral band, spatial resolution, field of view (FOV),...) and experimental (landscape/atmosphere architecture and optical properties,...) conditions. Fast developments in RS techniques require appropriate tools for validating their working principles and improving RS operational use. Radiative Transfer Models (RTM) simulate quantities (bidirectional reflectance; BRDF, directional brightness temperature: BTDF, LiDAR waveform...) that aim to approximate actual RS data. Hence, they are celebrated tools to simulate RS data for many applications: preparation and validation of RS systems, inversion of RS data... Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART) model is recognized as the most complete and efficient RTM. During my PhD work, I further improved its modeling in terms of accuracy and functionalities through the modeling work mentioned below. 1. Discretizing the space of radiation propagation directions.DART simulates radiation propagation along a finite number of directions in Earth/atmosphere scenes. Classical methods do not define accurately the solid angle centroids and geometric shapes of these directions, which results in non-conservative energy or imprecise modeling if few directions are used. I solved this problem by developing a novel method that creates discrete directions with well-defined shapes. 2. Simulating images of spectroradiometers with finite FOV.Existing RTMs are pixel- or image-level models. Pixel-level models use abstract landscape (scene) description (leaf area index, overall fraction of shadows,...) to calculate quantities (BRDF, BTDF,...) for the whole scene. Image-level models generate scene radiance, BRDF or BTDF images, with orthographic projection of rays that exit the scene onto an image plane. All models neglect the multi-directional acquisition in the sensor finite FOV, which is unrealistic. Hence, I implemented a sensor-level model, called converging tracking and perspective projection (CTPP), to simulate camera and cross-track sensor images, by coupling DART with classical perspective and parallel-perspective projection. 3. Simulating LiDAR data.Many RTMs simulate LiDAR waveform, but results are inaccurate (abstract scene description, account of first-order scattering only...) or require tremendous computation time for obtaining accurate results (e.g., Monte-Carlo (MC) models). With a novel quasi-MC method, DART can provide accurate results with fast processing speed, for any instrumental configuration (platform altitude, LiDAR orientation, footprint size...). It simulates satellite, airborne and terrestrial multi-pulse laser data for realistic configurations (LiDAR position, platform trajectory, scan angle range...). These data can be converted into industrial LiDAR format for being processed by LiDAR processing software. A post-processing method converts LiDAR waveform into photon counting LiDAR data, through modeling single photon detector acquisition. 4. In-flight Fusion of LiDAR and imaging spectroscopy.DART can combine multi-pulse LiDAR and cross-track imaging spectroscopy (hyperspectral sensor...). It is a 2 sources (sun, LiDAR laser) and 1 sensor (LiDAR telescope) system. First, a LiDAR multi-pulse acquisition and a sun-induced spectro-radiometer radiance image are simulated. Then, the LiDAR FOV regions projected onto the ground image plane are segmented in the spectro-radiometer image, which is also projected on the ground image plane. I applied it to simulate solar noise in LiDAR signal, and to the fusion of LiDAR data and spectro-radiometer images. To further improve accuracy when simulating actual LiDAR and spectro-radiometer, DART can also import actual acquisition configuration (platform trajectory, view angle per spectro-radiometer pixel / LiDAR pulse). Moreover, I introduced multi-thread parallelization, which greatly accelerates DART simulations