L'évolution des versants est le résultat de l'action combinée des processus d'altération et de transport sédimentaire. Même si il est généralement admis que l'efficacité de ces processus varie en fonction du climat, la quantification de l'influence climatique sur l'érosion des versants reste encore peu développée aujourd'hui. S'inscrivant dans cette problématique, notre étude est consacrée au développement d'un nouveau modèle numérique d'érosion des versants, ayant pour objectif de mieux représenter, à différentes échelles de temps, les multiples aspects du contrôle climatique sur les processus de transport de sol. Ce modèle numérique permet de simuler l'évolution de l'épaisseur de sol et du relief à l'échelle d'un versant; il repose sur une paramétrisation simple de la production de sol couplée à une paramétrisation multi-processus du transport de sol, qui comprend plusieurs variables en étroite relation avec le climat (débit de ruissellement, épaisseur de couche active). Le calcul de ces variables est réalisé sur base de séries temporelles de précipitation et de température avec l'aide d'un modèle de transfert de chaleur et d'un modèle de bilan hydrologique. Le comportement du modèle a été étudié au travers de quelques exemples génériques et d'analyses de sensibilité. Les résultats obtenus montrent des différences significatives dans la façon dont se comporte chaque processus de transport sous conditions climatiques variables, et également dans la manière dont chaque processus affecte l'érosion globale des versants. Ces résultats mettent ainsi en lumière l'importance de la paramétrisation multi-processus du transport de sol dans la modélisation de la réponse des versants aux changements climatiques. Nous avons également développé une méthode associant le modèle d'érosion de versant à un algorithme d'inversion (Neighbourhood Algorithm). Cette méthode a permis de caractériser de manière quantitative l'évolution des versants ardennais (NE Belgique) lors du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, sur base d'un scénario climatique simple et de nombreuses données topographiques et d'épaisseurs de sol. Les résultats de l'inversion produisent des prédictions en accord avec certaines observations sur la morphologie des versants ardennais ainsi qu'avec des taux d'érosion estimés indépendamment sur base de concentrations en isotopes cosmogéniques, même si on montre que la distribution actuelle des épaisseurs de sol ne renferme pas assez d'information pour déterminer entièrement les taux de production et de transport de sol lors des périodes froides et tempérées du dernier cycle climatique. Les résultats de l'inversion suggèrent des taux de transport de sol bien plus élevés lors de la période froide que lors de la période tempérée, produisant une succession de systèmes limités par la production de sol d'une part (période froide), et par le transport de sol d'autre part (période tempérée). Un pic de transport de sol est prédit lors des transitions entre ces périodes. Les résultats laissent également suggérer qu'un équilibre dynamique en terme d'épaisseur de sol a été récemment atteint dans les parties convexes des versants, alors que des sols peu épais observés dans les parties concaves pourraient correspondre à des traces de la distribution des épaisseurs de sol qui prévalait lors de la dernière glaciation.

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement.

Situé dans le contexte d'une subduction rapide, (vitesse de convergence de 6-8 cm/an), l'Equateur est particulièrement exposé au risque sismique. La composante de la sismicité qui est directement attribuée au processus de subduction est depuis quelques années l'objet de nombreuses études, mais la sismicité "indirecte" due aux processus de déformation dans la plaque supérieure reste peu étudiée. Pourtant, les populations sont directement exposées à cette séismicité intracontinentale, qui reste dangereuse en raison de sa faible profondeur et distance aux zones densément peuplées.Le premier objectif de cette thèse est l'étude de la cinématique régionale, dominée par la présence d'un grand système de failles continentales décrochantes qui s'étend depuis la marge active (Golfe de Guayaquil) jusqu'à la frontière Colombienne. De nombreuses failles associées au processus d'extrusion du Bloc Nord Andin montrent une trace géomorphologique très nette mais ne sont pourtant pas cartées car les accès terrain ne permettent pas de conclure sur leur activité. L'analyse des photos aériennes, d'images satellite et de MNT à différentes échelles nous a permis d'établir tout d'abord un catalogue tectonique des structures majeures, homogène et systématique, puis de déterminer la cinématique de la plupart des structures actives en Equateur à l'échelle Quaternaire. De plus, nous avons intégré l'information sismologique (sismicité et mécanismes au foyer) et géodésique disponible à partir des réseaux nationaux de l'Equateur. Ceci nous a permis d'apporter des contraintes cinématiques sur le fonctionnement de ces structures et comparer les processus de déformation instantanés et cumulés à l'échelle du Quaternaire. Le système tectonique majeur d'Equateur Chingual-Cosanga-Pallatanga-Puná (CCPP) montre une vitesse moyenne de 7 à 8 mm/an par rapport à Sud Amérique. Les structures qui le définissent sont principalement transpressives dextres, avec une distribution nette de la composante décrochant sur les failles de direction NE-SW, et de la composante inverse sur les structures plutôt NS. Ce système tectonique majeur permet l'extrusion vers le nord du Bloc Nord-Andin. Notre interprétation implique l'existence et la définition d'un nouveau microbloc, isolé sur le flanc Ouest de la structure CCPP, qui est limité à l'ouest par les systèmes chevauchants de Quito et Latacunga, et à l'est par les failles du système Chingual Cosanga, depuis environ 3 Ma.Dans un deuxième temps, l'analyse des marqueurs morphologiques de la déformation et de l'évolution des réseaux de drainage associée à un travail de détail sur le terrain et de datations nous ont permis d'étudier cette deuxième région particulière des Andes d'Equateur. Le système de chevauchements de Quito est formé par des failles inverses aveugles qui produisent en surface une série de plis en échelon à vergence Ouest dans les dépôts volcaniques Quaternaire. Cette cinématique est confirmée par l'analyse de la sismicité superficielle et locale, et les mécanismes au foyer issus du réseau national RENSIG. Les données GPS montrent un taux de raccourcissement EW de 4 mm/an, accommodé sur cette structure compressive particulièrement active à l'échelle régionale. En profondeur le système de faille de Quito se connecte probablement vers l'ouest à l'ancienne suture, qui marque la limite des terrains océaniques accrétés au continent. L'analyse du réseau de drainage souligne de plus la propagation du système de failles de Quito vers le nord et vers l'Est, depuis le Quaternaire récent.Pour finir, à partir de ces nouveaux modèles locaux et régionaux de déformation Quaternaire pour l'Equateur, nous avons caractérisé et défini 19 nouvelles sources sismogéniques pour la croûte continentale. Cet apport permettra d'intégrer la tectonique active dans les futurs calculs d'aléa sismique pour aider à la définition du risque sur le territoire Equatorien.

Dans cette thèse, nous présentons trois études concernant les interactions entre séismes et la phase de nucléation des forts tremblements de terre. La première partie de ce travail concerne le NO de la Turquie, où deux systèmes tectoniques sont présents : décrochement sur la Faille Nord Anatolienne et extension dans des essaims situés autour de la faille. Nous montrons que ces deux systèmes interagissent, mais répondent différemment à l'excitation du séisme d'Izmit (1999). Les calculs des changements de contraintes de Coulomb induits par le séisme d'Izmit indiquent que les évènements en décrochement répondent aux contraintes dynamiques, alors que les séismes en extension semblent contrôlés par la déformation statique de la croûte. Dans la seconde partie de cette thèse, nous analysons une importante séquence sismique qui s'est produite en 2008 en Grèce. Cette analyse a montré que les séismes en subduction ou en décrochement composant la séquence reflètent le mouvement du SO rigide de la Grèce vers le SSO accompagné du plongement de la plaque Africaine et du retrait vers le sud de la subduction. Cette première étape de déformation est suivie, quelques mois plus tard, de la déformation interne de la plaque Egée qui se manifeste par de l'extension N-S. Cette séquence sismique est le témoin de l'existence d'un couplage dynamique entre la subduction et le prolongement de la Faille Nord Anatolienne dans la région égéenne. Enfin, le but de la dernière partie de cette thèse a été d'apporter des éléments de réponse à la question : existe-t-il un phénomène observable par le biais de la sismicité qui précède de manière systématique les grands tremblements de terre? Pour cela nous avons étudié l'activité sismique précédant des séismes de M$geq 6.5$ dans des régions bien instrumentées (Japon, Cascades et NO des Etats-Unis). Nous montrons que la grande majorité des séismes interplaques est précédée d'une accélération de la sismicité, au contraire des séismes intraplaques. Nous mettons également en évidence une différence entre les séismes en décrochement et les séismes en subduction : les pré-chocs des séismes en subduction sont localisés dans une grande région, rendant un déclenchement en cascade des évènements et du choc principal impossible.

L'augmentation de l'accumulation de neige simulée en Antarctique de l'Est pour le siècle à venir est une contribution négative à la hausse du niveau moyen des mers. Les modèles climatiques simulant cette augmentation ne possèdent pas de paramétrisation du transport éolien de neige or ce dernier joue un rôle primordial sur l'accumulation d'après les observations. Les modèles climatiques régionaux possédant une paramétrisation du transport éolien permettent d'estimer l'incertitude des modèles climatiques sur la hausse du niveau moyen des mers en ne représentant pas ce processus. Cependant aucune donnée de transport ne permet une validation précise de ces modèles en Antarctique. Dans ce contexte, cette thèse décrit la constitution d'une base de données de transport éolien de neige en Antarctique ainsi qu'une validation d'un modèle climatique régional incluant le transport éolien de neige. Un instrument acoustique, le FlowCapt, a été choisi pour acquérir les données. Une comparaison avec un appareil de mesure optique du transport, le Snow Particle Counter, a été menée dans les Alpes françaises. Cette comparaison a permis de déterminer les limites des deux générations de FlowCapt existantes pour la détection des événements de transport et la quantification du flux de neige. Une base de données de trois années a été acquise en Terre Adélie, Antarctique, pour permettre une comparaison avec un modèle climatique régional. Elle a permis de calculer la hauteur de rugosité et la vitesse de frottement seuil avec leurs incertitudes. Les épisodes de transport éolien de neige et une borne inférieure de la quantité de neige déplacée en un point ont été estimés. Deux comparaisons ont été menées avec le Modèle Atmosphérique Régional, un modèle climatique régional incluant de nombreuses rétroactions du transport sur l'écoulement. Les deux simulations utilisées pour les comparaisons ont été faites sur un petit domaine à fine échelle sur une période d'un mois. Le modèle simule bien les épisodes de transport sauf lorsque de la fonte s'est produite juste avant un épisode ou lorsque les épisodes ont une hauteur maximale de transport inférieure à cinquante centimètres. Le modèle sous-estime les quantités de neige transportée.

La technique de paramétrisation est très prometteuse pour la conception radio logicielle. La radio logicielle consiste à concevoir des systèmes multi-standards qui tirent bénéfice des possibilités de programmation ou de reconfiguration offertes par les composants de traitement la constituant. Cette thèse étudie la technique de paramétrisation par opérateurs communs. Les opérateurs communs sont des unités de traitements communes à plusieurs opérations qu'effectue un équipement, quelle que soit la couche du modèle OSI à laquelle elles appartiennent. La méthode proposée repose sur une approche théorique afin de résoudre le problème de conception d'un équipement multi-standards. Elle consiste en une optimisation d'un hypergraphe. La conception de l'équipement est représentée par des opérateurs à différents niveaux de granularité dans un graphe acyclique orienté. Le niveau le plus élevé représente une approche de conception d'équipements multi-standards de type Velcro. Plus les opérateurs sont bas dans le graphe, plus leur coût est faible en termes de complexité, mais plus il faut faire appel de fois à eux pour effectuer des opérations de différentes sortes. Nous décrivons ensuite en tant qu'exemples des conception basées sur les opérateurs DMFFT (dual mode FFT), LFSR (linear feedback shift register) et le cas du FRMFB (frequency response masking filter bank). Les solutions basées sur les opérateurs communs proposées dans cette thèse peuvent contribuer à optimiser la conception des futurs équipements multi-standards de radio logicielle qui devront supporter de nombreux standards de communication sans fil.

L'aléa sismique d'un site donné peut être largement influencé par des effets de site. Afin d'évaluer ces effets, la structure locale du sous-sol ainsi que les propriétés du champ d'onde doivent être étudiées. Les ondes de surface (ondes de Love et de Rayleigh) s'avèrent utiles, leurs propriétés (courbes de dispersion, ellipticité des ondes de Rayleigh) étant directement liées à la structure du sous-sol. Le paramètre clé pour l'identification du type d'onde est la polarisation. Dans la première partie de la thèse, de nouvelles méthodes pour l'estimation de paramètres de polarisation d'ondes de surface sont développées. Deux méthodes, DELFI et RayDec, estiment l'ellipticité des ondes de Rayleigh à partir d'enregistrements d'un seul capteur sismique. La troisième méthode, MUSIQUE, est basée sur la méthode MUSIC et utilise les enregistrements multi-composantes de réseaux sismiques afin de distinguer ondes de Love et ondes de Rayleigh et d'estimer leurs propriétés. Dans la deuxième partie de la thèse, une étude théorique de l'inversion de courbes d'ellipticité montre quelles parties de ces courbes véhiculent les informations importantes sur la structure du sol et comment l'inversion peut être améliorée. Le schéma d'inversion résultant est alors testé en l'appliquant à des données réelles mesurées pour 14 sites européens. Finalement, 22 séismes enregistrés par un réseau de capteurs dans la vallée de Santa Clara en Californie sont analysés par MUSIQUE. La répartition azimutale, les courbes de dispersion, la courbe d'ellipticité et les énergies des différents types d'ondes sont analysées et soulignent l'importance des ondes de surface diffractées dans le champ d'ondes enregistré.

La prédétermination de la hauteur de départ des avalanches représente un défi majeur pour l'évaluation du risque en montagne. Cette hauteur constitue en effet un ingrédient d'entrée important des procédures de zonage et de cartographie du risque. Dans cette thèse, nous présentons un formalisme rigoureux dans lequel les distributions de hauteur de départ d'avalanche sont exprimées à travers un couplage des facteurs mécaniques et météorologiques. Le critère de stabilité du système plaque - couche fragile est étudié en utilisant une analyse mécanique par éléments finis prenant en compte l'hétérogénéité spatiale des propriétés mécaniques. Considérant qu'une avalanche ne peut se produire que si la hauteur de chute de neige dépasse une hauteur critique correspondant au critère de stabilité, les distributions de hauteur de départ obtenues à partir du modèle mécanique sont couplées avec la distribution des chutes de neige extrêmes sur 3 jours. Nous montrons que ce modèle couplé est capable de reproduire des données de terrain de 369 avalanches naturelles de plaque à La Plagne (France). Non seulement la queue de la distribution en loi puissance, correspondant à des épaisseurs de plaque élevées, mais aussi le corps de la distribution pour les plaques moins épaisses, sont bien reproduits par le modèle. Les avalanches petites à moyennes semblent être essentiellement contrôlées par la mécanique, tandis que les grosses avalanches et l'exposant de la loi puissance associé, sont influencés par un couplage mécanique - météorologique fort. Par ailleurs, nous démontrons que la distribution obtenue est fortement dépendante de l'espace, et, en utilisant les processus max-stables permettant une interpolation spatiale rigoureuse, notre modèle couplé est utilisé pour obtenir des cartes de hauteur de départ d'avalanche pour différentes périodes de retour sur l'ensemble des Alpes françaises.

Cette étude propose une unification des formulations mono- et multi-moments de la distribution granulométrique des pluies (DSD pour " drop size distribution ") proposées dans la littérature dans le cadre des techniques de mise à l'échelle (scaling). On considère dans un premier temps que la DSD normalisée par la concentration en gouttes (Nt, moment d'ordre 0 de la DSD) peut s'écrire comme une fonction de densité de probabilité (ddp) du diamètre normalisé par un diamètre caractéristique (Dc). Cette ddp, notée g(x) avec x=D/Dc, aussi appelé distribution générale, semble être bien représentée par une loi gamma à deux paramètres. Le choix d'un diamètre caractéristique particulier, le rapport des moments d'ordre 4 et 3, conduit à une relation d'auto-consistance entre les paramètres de la fonction g(x). Deux méthodes différentes, fondées sur 3 moments particuliers de la DSD (M0, M3 et M4) ou bien sur des moments multiples (de M0 à M6) sont proposées pour l'estimation des paramètres et ensuite évaluées sur 3 ans d'observations de DSD recueillies à Alès dans le cadre de l'Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais (OHMCV). Les résultats révèlent que: 1) les deux méthodes d'estimation des paramètres ont des performances équivalentes; 2) malgré la normalisation, une grande variabilité de la DSD est toujours observée dans le jeu de données mis à l'échelle. Ce dernier point semble résulter de la diversité des processus micro-physiques qui conditionnent la forme de la DSD.Cette formulation est ensuite adaptée pour une mise à l'échelle avec un ou deux moments de la DSD en introduisant des modèles en loi puissance entre des moments dits de référence (par exemple l'intensité de la pluie R et / ou le facteur de réflectivité radar Z) et les moments expliqués (concentration en gouttes Nt, diamètre caractéristique Dc). De manière analogue à la première partie du travail, deux méthodes sont proposées pour estimer des paramètres climatologiques des DSD mises à l'échelle par un ou deux DSD moment(s). Les résultats montrent que: 1) la méthode d'estimation a un impact significatif pour la formulation de mise à l'échelle par un seul moment; 2) le choix du moment de référence dépend des objectifs d'étude: par exemple, le modèle mis à l'échelle par des moments d'ordre élevé produit une bonne performance pour les grosses gouttes mais pas pour les petites; 3) l'utilisation de deux moments au lieu d'un seul améliore significativement la performance du modèle pour représenter les DSD.Notre modèle est ensuite appliqué pour analyser la variabilité inter- événementielle selon trois paramètres (Nt, Dc et μ, ce dernier paramètre µ décrivant la forme de la fonction gamma). Différentes séquences de pluie ont été identifiées de façon subjective pour l'événement pluvieux intense des 21-22 octobre 2008 par des changements brusques des moments et/ou paramètres dans les séries temporelles correspondantes. Ces phases de pluie sont liées à des processus météorologiques différents. Une relation préliminaire est établie entre les observations radar et la variation des paramètres des DSD au sol telle que mesurée par le disdromètre. Les formulations de mise à l'échelle sont également appliquées pour des estimations des densités de flux d'énergie cinétique des précipitations à partir de l'intensité de la pluie et / ou de la réflectivité radar. Les résultats confirment que l'utilisation de deux moments (R et Z) améliore significativement les performances de ces modèles, malgré les caractéristiques d'échantillonnage très différentes des radars et des pluviomètres. Cette application ouvre des perspectives intéressantes pour la spatialisation de l'énergie cinétique des pluies dans le cadre des études sur le pouvoir érosif des pluies.

L'expérience PAMPRE permet de produire des équivalents d'aérosols de l'atmosphère de Titan grâce à un plasma radio fréquence dans un mélange N2-CH4. Le premier objectif de cette thèse a été d'étudier le plasma afin de caractériser la source d'énergie permettant d'amorcer cette chimie. Des mesures de densité électronique montrent que celle-ci est plus faible dans les mélanges N2 -CH4 que dans l'azote pur. Une étude du plasma par spectroscopie optique d'émission montre que cette diminution de densité d'électrons peut être compensée par une augmentation de leur énergie pour maintenir la décharge. Le second objectif est une étude de la croissance des aérosols par des mesures ex situ et in situ Les observations d'aérosols au MEB mettent en évidence l'influence des paramètres du plasma sur la taille des poudres: pour des proportions élevées de CH4 ou des débits de gaz faibles (minimisant ainsi la force de traînée), les particules sont plus grosses, et peuvent atteindre 1 µm de diamètre. En pulsant le plasma, avec une durée d'allumage de 10 s, les aerosols obtenus ont un diamètre proche de celui des aerosols de Titan (90 nm). L'étude en mode pulsé a également permis de mesurer le temps de formation des aérosols, de quelques dizaines de secondes. Ce temps est réduit à pression élevée ou à concentration de CH4 faible. Enfin, un diagnostic de mesure de lumière diffusée a été conçu pour étudier la croissance in situ en temps réel. Les variations du degré de polarisation mesurées sont reproduites par un code de diffusion de Mie, et permettent de déduire la variation du rayondes particules au cours du temps. Les vitesses de croissance obtenues sont de l'ordre de 4 nm/ s.