Les vagues de chaleur sont encore peu documentées au Sahel, malgré un impact très fort sur les populations. L'objectif de cette thèse est d'apporter de nouvelles connaissances et une meilleure compréhension des processus et mécanismes mis en jeu dans les vagues de chaleur au Sahel au printemps. L'étude se structure autour de trois axes : (i) la détection des vagues de chaleur, (ii) la documentation de leurs caractéristiques morphologiques, dynamiques et thermodynamiques ainsi que leurs tendances climatiques et (iii) la compréhension des processus et mécanismes en jeu lors de ces événements. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie d’identification des vagues de chaleur, définies ici comme une forte augmentation de la température à des échelles synoptiques à intra-saisonnières, a été développée. Cette définition permet de détecter des vagues de chaleur « météorologiques », associées au temps sensible et qui constituent un véritable enjeu pour la prévision. La détection repose sur trois étapes : (i) un filtrage sélectionne les échelles souhaitées, ici synoptiques à intra-saisonnières ; (ii) les valeurs extrêmes des anomalies de températures ainsi calculées sont conservées, grâce à un seuil limite fixe égal au quantile Q90 ; et (iii) une contrainte morphologique est finalement appliquée pour identifier les événements de grande échelle cohérents dans le temps et l’espace. Par ailleurs, les températures maximales (Tmax) et minimales (Tmin) sont considérées séparément car leurs fluctuations résultent de processus distincts. Cette méthodologie a été appliquée à plusieurs types de jeux de données : un produit basé sur des observations locales (BEST), trois réanalyses météorologiques (ERA-Interim, NCEP2 et MERRA) et des simulations climatiques (CMIP5). Les vagues de chaleur détectées sont ensuite documentées en termes de caractéristiques morphologiques et thermodynamiques, et leurs tendances climatiques sont analysées. L’occurrence de ces événements se concentre particulièrement en début de printemps, et la tendance à la hausse de leurs températures s’explique principalement par le réchauffement moyen au Sahel. Les biais moyens de température dans les simulations, atteignant plus de 5°C dans certaines simulations climatiques, expliquent la plus grande partie des erreurs sur les températures des vagues de chaleur. Les événements détectés dépendent aussi de la méthodologie utilisée, c’est pourquoi nos résultats sont comparés avec ceux obtenus à partir d’autres méthodologies communément utilisées dans la littérature. Les processus et mécanismes mis en jeu lors des vagues de chaleur sont ensuite étudiés. Au printemps, les sols sont secs et le flux de chaleur latente très faible. Les vagues de chaleur détectées sur les Tmax sont anormalement sèches, celles en Tmin anormalement humides. Une dépression est présente lors des deux types d’événements et centrée sur la zone impactée. Les vagues de chaleur diurnes sont associées à un vent de nord-ouest alors que les vagues de chaleur nocturnes correspondent à un vent de sud-ouest, qui favorise l’advection d’humidité par le flux de mousson. La vapeur d’eau joue un rôle majeur sur les vagues de chaleur nocturnes, amplifiant l’effet de serre de l’atmosphère. Une première analyse indique que les vagues de chaleur détectées en Tmax ne sont pas associées à des couches limites plus profondes. Ces résultats soulignent qu’au Sahel, les vagues de chaleur sont associées à des mécanismes différents de ceux observés dans d’autres régions du monde, comme en Europe, où les vagues de chaleur font souvent intervenir des conditions anticycloniques et un assèchement des sols. La méthodologie a été finalement adaptée à la prévision des vagues de chaleur en temps réel et implémentée sur le site Internet http://acasis.sedoo.fr/. Ce travail a permis de suivre et prévoir en temps réel les vagues de chaleur impactant l’Afrique de l’ouest pendant les printemps 2016-2017.

Au cours des dernières années, des recherches réalisées à grande échelle ont permis de démontrer une augmentation de la fréquence, de l’intensité et/ou la durée des vagues de chaleur (VC) dans plusieurs régions du globe depuis le milieu du 20e siècle. Or, au Canada, les tendances historiques du phénomène ont été peu explorées. Dans ce contexte, la recherche qui suit a permis de mettre en lumière les tendances des VC de trois régions métropolitaines de recensement (RMR) du sud-est du Canada, soit Montréal, Ottawa et Toronto, afin de déterminer si le phénomène s’est amplifié au pays comme dans certaines autres régions du monde, et ce depuis le début du 20e siècle. Dans le cadre de cette recherche, des analyses statistiques ont été réalisées grâce aux données météorologiques historiques canadiennes récoltées sur la plateforme d’Environnement Canada. Plusieurs caractéristiques des VC, telles que la fréquence annuelle, la durée maximale et totale, l’intensité maximale, ainsi que la date du premier événement annuel, ont été explorées selon une gamme de seuils. De plus, les températures ressenties en période de VC de même que les tendances du phénomène dans les régions rurales situées aux abords des RMR préalablement identifiées ont été étudiées. Les conclusions de l’étude indiquent qu’il ne semble pas exister de tendance significative à la hausse ou à la baisse pour aucune des caractéristiques des VC dans les trois RMR canadiennes étudiées, pendant la période d’étude couverte. Ceci signifie donc que les événements de VC ne se sont pas amplifiés dans la région d’étude entre le début des années 1900 et le présent.

Les vagues de chaleur sont encore peu documentées au Sahel, malgré un impact très fort sur les populations. L'objectif de cette thèse est d'apporter de nouvelles connaissances et une meilleure compréhension des processus et mécanismes mis en jeu dans les vagues de chaleur au Sahel au printemps. L'étude se structure autour de trois axes : (i) la détection des vagues de chaleur, (ii) la documentation de leurs caractéristiques morphologiques, dynamiques et thermodynamiques ainsi que leurs tendances climatiques et (iii) la compréhension des processus et mécanismes en jeu lors de ces événements. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie d’identification des vagues de chaleur, définies ici comme une forte augmentation de la température à des échelles synoptiques à intra-saisonnières, a été développée. Cette définition permet de détecter des vagues de chaleur « météorologiques », associées au temps sensible et qui constituent un véritable enjeu pour la prévision. La détection repose sur trois étapes : (i) un filtrage sélectionne les échelles souhaitées, ici synoptiques à intra-saisonnières ; (ii) les valeurs extrêmes des anomalies de températures ainsi calculées sont conservées, grâce à un seuil limite fixe égal au quantile Q90 ; et (iii) une contrainte morphologique est finalement appliquée pour identifier les événements de grande échelle cohérents dans le temps et l’espace. Par ailleurs, les températures maximales (Tmax) et minimales (Tmin) sont considérées séparément car leurs fluctuations résultent de processus distincts. Cette méthodologie a été appliquée à plusieurs types de jeux de données : un produit basé sur des observations locales (BEST), trois réanalyses météorologiques (ERA-Interim, NCEP2 et MERRA) et des simulations climatiques (CMIP5). Les vagues de chaleur détectées sont ensuite documentées en termes de caractéristiques morphologiques et thermodynamiques, et leurs tendances climatiques sont analysées. L’occurrence de ces événements se concentre particulièrement en début de printemps, et la tendance à la hausse de leurs températures s’explique principalement par le réchauffement moyen au Sahel. Les biais moyens de température dans les simulations, atteignant plus de 5°C dans certaines simulations climatiques, expliquent la plus grande partie des erreurs sur les températures des vagues de chaleur. Les événements détectés dépendent aussi de la méthodologie utilisée, c’est pourquoi nos résultats sont comparés avec ceux obtenus à partir d’autres méthodologies communément utilisées dans la littérature. Les processus et mécanismes mis en jeu lors des vagues de chaleur sont ensuite étudiés. Au printemps, les sols sont secs et le flux de chaleur latente très faible. Les vagues de chaleur détectées sur les Tmax sont anormalement sèches, celles en Tmin anormalement humides. Une dépression est présente lors des deux types d’événements et centrée sur la zone impactée. Les vagues de chaleur diurnes sont associées à un vent de nord-ouest alors que les vagues de chaleur nocturnes correspondent à un vent de sud-ouest, qui favorise l’advection d’humidité par le flux de mousson. La vapeur d’eau joue un rôle majeur sur les vagues de chaleur nocturnes, amplifiant l’effet de serre de l’atmosphère. Une première analyse indique que les vagues de chaleur détectées en Tmax ne sont pas associées à des couches limites plus profondes. Ces résultats soulignent qu’au Sahel, les vagues de chaleur sont associées à des mécanismes différents de ceux observés dans d’autres régions du monde, comme en Europe, où les vagues de chaleur font souvent intervenir des conditions anticycloniques et un assèchement des sols. La méthodologie a été finalement adaptée à la prévision des vagues de chaleur en temps réel et implémentée sur le site Internet http://acasis.sedoo.fr/. Ce travail a permis de suivre et prévoir en temps réel les vagues de chaleur impactant l’Afrique de l’ouest pendant les printemps 2016-2017. / Heat waves are still undocumented over the Sahel, despite great consequences over the population. This PhD aims at improving the knowledge of Spring Sahelian heat waves, together with a better understanding of the processes and mechanisms operating during those events. The work is organized in three parts: the first one on the heat waves detection, the second one on their morphological, dynamical and thermodynamical characteristics as well as their climatological trends and the third one on the understanding of the processes and mechanisms involved in these events. First, a new methodology has been developed to detect heat waves, defined as synoptic to intraseasonal fluctuations of temperature. This definition allows the identification of “meteorological” heat waves, which are an important issue for weather forecast. The new methodology involved three steps: (i) a temperature filtering to select specific temporal scales; (ii) the determination of a temperature thresholds (90th percentile) and (iii) finally the application of a morphological constraint. This methodology was applied separately to the maximum (Tmax) and minimum (Tmin) temperatures, as the mechanisms that drive their fluctuations are distinct. The method was used with several types of datasets: one based on local observations (BEST), three meteorological reanalyses (ERA-Interim, NCEP2 and MERRA) and on several climate model CMIP5 simulations. The detected heat waves are then documented in terms of morphological and thermodynamic characteristics and in terms of trends over the past sixty years. From March to July, the further into the season, the shorter and the less frequent the heat waves become, and from 1950 to 2012, these synoptic to intraseasonal heat waves do not tend to be more frequent but they become warmer. This trend follows the long-term trend of temperature over the Sahel. Simulation temperature biases, which can reach more than 5°C in some climate simulations, explain most of the spread in the temperatures of the detected heat waves. Finally, the method used to define heat waves has an impact on the events, thus a comparison with other methodologies was carried out. Physical mechanisms involved in heat waves are then analyzed. During the Sahelian Spring, the soil is dry and the latent heat flux is very low. Daytime heat waves are abnormally dry, whereas nighttime events are abnormally humid. A depression is involved in both cases, located over the heat wave region for the Tmax heat waves and a larger-scalenorthward depression for the Tmin heat waves. North-easterly winds are predominant for the Tmax events, while south-westerly winds prevail during the Tmin events thus strengthening the moist air advection from the monsoon flow. The water vapor plays a major role on the nighttime heat waves via an enhanced greenhouse effect. Observations also highlight that boundary layers are not deeper during daytime heat waves. In Europe, heat waves are often associated with anticyclonic conditions, stronger sensible heat fluxes and deeper boundary layers: Sahelian heat waves are then associated with different mechanisms. The heat wave detection was adapted to numerical weather forecast and implemented on the website http://acasis.sedoo.fr/. It has allowed to monitor and forecast in real-time West Africa spring heat waves in 2016 and 2017.

Cette thèse se concentre sur des théorèmes de limitation pour copulae. Le premier chapitre est une enquête(une vue générale) sur la dépendance et des résultats standard sur copulae, avec des demandes(applications) dans la finance et l'assurance. Le deuxième chapitre étudie les changements de la structure de dépendance dans des modèles de survie et obtient des résultats de limitation utilisant un concept bivariate de variation régulière directionnelle dans de hautes dimensions. Utilisant quelques théorèmes de point fixes, copulae invariable est exposé. Plus loin, il est prouvé que la copule de Clayton est la seule invariable par truncature. Dans le chapitre 3-5 est étudié le cas(la caisse) particulier d'Archimedean copulae. L'étude dans supérieur et est plus bas conduite et les théorèmes de limitation sont obtenus. Le chapitre 6 essaye de lier l'approche standard dans des valeurs extrêmes et celui présenté ici, basé sur copulae conditionnel, c'est-à-dire obtenu avec le joint(l'articulation) exceedances. Le chapitre 7 se concentre nonparamétrique (le grain(noyau) basé) sur les évaluations de densité de copule, utilisant l'approche transformée de grain et des grains(noyaux) bêta. Et finalement, un chapitre final (un bijgevoegde stelling) se concentre sur des dépendances temporelles pour des événements naturels et étudie la notion de période de retour où les observations ne sont pas l'indépendance. On considère quelques demandes(applications), sur des vents de tempête et des vagues de chaleur (utilisant GARMA des processus, avec la longue mémoire(souvenir)) et sur des événements d'inondation(de flot) utilisant l'extension de modèles ACD, présenté pour des données financières haute fréquence

À Paris environ 44% des bâtiments ont été construits avant 1914 avec des murs épais non isolés et des matériaux poreux, caractérisés par une forte inertie thermique et des propriétés hygroscopiques. Les propriétés hygrothermiques des matériaux utilisés dans les constructions anciennes ont des effets qui : (i) confèrent (aux bâtiments) de bonnes qualités thermiques en période estivale et (ii) contribuent à réguler la température et l’humidité relative intérieure. En France les politiques d’économie d’énergie et la régulation thermique ont abouti à la mise en place de l’isolation thermique afin de réduire les consommations d'énergie pendant l'hiver. L'installation de l'isolation thermique dans la rénovation des bâtiments existants pose cependant des difficultés. D’autre part, il est prévu que des conditions extrêmes de chaleur deviennent plus fréquentes dans des scénarios du climat futur. Ainsi, les évolutions possibles du climat futur doivent être intégrées dans l'évaluation des stratégies de rénovation dans le bâtiment ancien. Ce travail de thèse porte sur l'évaluation du comportement hygrothermique de constructions anciennes rénovées à Paris, dans des conditions météorologiques actuelles et de vague de chaleur. A l’échelle des logements un modèle a été construit sur un outil de simulation thermique dynamique, calé et validé à travers des données enregistrées dans une campagne de mesure lancée en 2014 dans les logements étudiés. À l’échelle de la paroi un modèle macroscopique en 2D est proposé afin d'étudier les transferts de chaleur et de masse dans un mur poreux constitué de plusieurs couches avec de l’isolation thermique par intérieur et par l’extérieur. / In Paris 44% of the dwellings were built before 1914 with uninsulated thick walls made of porous materials, characterized by high thermal inertia and hygroscopic properties. The hygrothermal properties of existing buildings materials have effects that: (i) give (to these buildings) good thermal qualities in summer and (ii) help to regulate indoor temperature and relative humidity. In France the energy saving policies and thermal regulation have resulted in the implementation of thermal regulation to reduce energy consumption during winter. Though the installation of thermal insulation in existing buildings poses a number of difficulties. Moreover, it is expected that extreme heat conditions become more frequent in future climate scenarios. Thus, the possible evolutions of future climate must be integrated into the evaluation of renovation strategies in old buildings. This thesis focuses on the assessment of the hygrothermal behavior of old renovated Parisian buildings, in current and heat wave weather. At the building scale (housing), a model was built in dynamic thermal simulation tool. The model was calibrated and validated through recorded data from a measurement campaign launched in 2014 on the studied housings. At the wall scale, a macroscopic model in 2D is proposed to study the heat and mass transfer through a multilayered porous wall, renovated with internal thermal insulation and external thermal insulation.

Pays en développement avec une demande d’électricité croissante, le Vietnam a instauré la tarification progressive de l’électricité résidentielle. La fixation du tarif de l’énergie est toujours une question délicate, entre gestion de la demande, lutte contre la pauvreté, effets sur l’inflation, besoins d’investissement pour assurer la sécurité énergétique et le développement des technologies vertes. Cette action nécessite une maîtrise très profonde du comportement des consommateurs ainsi que la demande des ménages. La thèse a pour but d’explorer les facteurs qui impactent la demande d’électricité Vietnamienne au niveau résidentielle en se basant sur : les prix, les revenus, la démographie (comprenant la taille et la composition des foyers) et les vagues de chaleur. Les données de « pool et panel » sont collectées à partir des trois micro enquêtes sur le niveau de vie des foyers vietnamiens en 2012, 2014, 2016.Cette thèse estime économétriquement la demande d’électricité des ménages. Elle innove sur deux points de méthode.Premièrement, elle utilise les données individuelles issues des enquêtes nationales, avec le détail de la structure des tarifs et des factures d’électricité des ménages répondants. Cela dépasse donc les limites de beaucoup de recherches passées qui étaient basées soit sur données nationales agrégées, soit sur données individuelles mais avec une quantité et un prix imputés, soit sur données individuelles avec le détail de la structure des tarifs et des factures d’électricité mais au niveau régional seulement. Cette innovation est possible car le marché de l’électricité au Vietnamien est monopolistique, avec un seul vendeur – Electricité de Vietnam (EVN), à qui le gouvernement commande d’utiliser une grille tarifaire homogène pour tout le pays.Deuxièmement, la thèse propose une nouvelle façon d’explorer l’impact des hautes températures sur la demande d’électricité. La méthode propose d’ajouter une variable muette qui représente l’occurrence d’une vague de chaleur. Cette variable est complémentaire de la notion « Degrés-jours de refroidissement » qui représente la température dans la plupart des études précédentes.Les conclusions principales sont que: (i) Les ménages réagissent aux prix marginaux, la demande est élastique par rapport au prix. (ii) Il existe un seuil de revenu à partir duquel la consommation d'électricité des foyers augmente quand le revenu augmente : la consommation d'électricité des foyers ayant ce revenu peut être considérée comme le niveau de besoin fondamental, un seuil de pauvreté pour l’électricité. (iii) La progressivité de la tarification ne pénalise pas les familles nombreuses : le tarif progresse moins vite que les d’économies d'échelle des dépenses d'électricité. (iv) Nous n’observons pas d’effet de la composition du foyer en termes enfants / adultes / personnes âgés sur la dépense d'électricité. (v) Les vagues de chaleur - un phénomène lié au changement climatique - impactent la demande d’électricité et devraient être mieux prises en compte dans l’estimation de la demande. / As a developing country with surging demand in electricity, Vietnam has implemented demand-side management in the residential electricity market, such as increasing block tariffs to balance the tension between energy security and the development of clean technology. The implementation of demand-side management requires a deep understanding of customer behaviors and household demand. The thesis aims to explore the factors impacting on Vietnamese residential electricity demand in the period of 2012–16. The exploration focuses on four main factors: prices, income, demographics (including household size and composition), and heatwaves. The data are a pool data set and a panel data set which have been constructed from the three rounds of the micro survey Vietnam Household Living Standard Survey (VHLSS) in 2012, 2014 and 2016.The thesis has two novel points in estimating household electricity demand function.First, it uses micro survey data at national level, with detailed tariff structures and private electricity billing. In the past, researches have often used national aggregate data or national micro survey data with imputed quantity or price. Researches that use micro survey data with detail tariff schedules and electricity bills are often at a regional level rather than at a national level due to the absence of national data on tariff structures. The residential electricity market in Vietnam is a monopoly with a single seller, Vietnam Electricity (EVN). Electricity tariff schedules are proposed by EVN and set by the Government and are thus uniform in national scale. This provides a chance to estimate demand function from national micro survey data, with full detail of electricity prices and billings.Second, the thesis proposes a new way to capture the impact of high temperature on electricity demand. That is, to include an additional dummy variable to represent the extreme distribution of temperature. The additional dummy variable is a complement to the concept of cooling degree days which is a popular representation of temperature in previous researches.The estimate results lead to five main conclusions. (i) Households do respond to marginal prices and demand is elastic to price. (ii) There exists an income threshold from which household electricity consumption increases as income increases. The electricity consumption of households in the income group is the reference level of electricity poverty threshold. (iii) The increasing block tariff does not cancel out economies of scale in electricity expenditure of households. (iv) There is no difference in electricity expenditure across children, adults and elders. (v) Heatwaves – a climate change related phenomenon – do have impacts on electricity demand and need to be addressed carefully in estimating electricity demand in the future.