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Cette thèse est consacrée à l’étude des trajectoires quantiques issues de la théorie desmesures continues en mécanique quantique non relativiste. On y présente de nouveaux résultatsthéoriques ainsi que des exemples d’applications. Sur le front théorique, on étudie principalementla limite de mesure «forte» dans laquelle on met en évidence l’émergence de sauts quantiques etd’échardes quantiques, deux phénomènes dont on précise la statistique. Hors de la limite forte, onpropose une méthode d’extraction optimale d’information pour un registre de qubits. Sur le frontdes applications, on introduit une méthode originale de contrôle utilisant l’intensité de la mesurecomme unique variable et on explique la transition balistique-diffusif dans les marches aléatoiresquantiques ouvertes; deux sous produits de l’étude théorique préalable des situations de mesureforte. On s’intéresse aussi au problème de la gravité semi-classique et montre que la théorie desmesures continues peut permettre d’en construire un modèle cohérent à la limite newtonienne. Onsuggère enfin quelques extensions possibles de la théorie à l’estimation a posteriori et d’éventuellesgénéralisations des résultats théoriques à des situations de mesures répétées discrètes. Dans laprésentation des résultats, l’accent est mis davantage sur l’explicitation des liens entre les multiplespoints de vue possibles sur les trajectoires quantiques (parallèles avec la théorie classique du filtrageet les modèles de collapse objectif utilisés dans les fondements) que sur la rigueur mathématique.

This thesis is devoted to the study of the quantum trajectories obtained from thetheory of continuous measurement in non relativistic quantum mechanics. New theoretical resultsas well as examples of applications are presented. On the theoretical front, we study mostly thelimit of «strong» measurement where we put forward the emergence of quantum jumps and quantumspikes, two phenomena we characterize in detail. Out of the strong measurement limit, weinvestigate a method to extract information from a register of qubits optimally. On the applicationfront, we introduce an original method to control quantum systems exploiting only the freedomof changing the measurement intensity and we explain the transition between a ballistic and adiffusive behavior in open quantum random walks; two byproduct of the theoretical study of thestrong measurement regime. We further study the problem of semi-classical gravity and show thatcontinuous measurement theory allows to construct a consistent model in the Newtonian regime.We eventually suggest possible extensions of the formalism to a posteriori estimation and hint atgeneralizations of the results for the strong measurement limit in the wider context of discreterepeated measurements. In the course of our presentation, we emphasize the link with other approachesto the theory of continuous measurement (parallels with stochastic filtering and collapsemodels in foundations) rather than aim for mathematical rigor.

Advisors/Committee Members: Bernard, Denis (thesis director).

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Tout positionnement global précis nécessite un repère de référence tel le repère international de référence terrestre (ITRF). La détermination de l’ITRF s’appuie sur des séries temporelles de positions d’instruments géodésiques, en particulier des stations GNSS permanentes. Les séries temporelles de positions de stations GNSS sont corrélées temporellement et spatialement. De nombreuses études ont caractérisé la dépendance temporelle de ces séries et son impact sur la détermination de repères de référence. En revanche, les corrélations spatiales (entre stations proches) des séries GNSS n’ont jusqu’à présent jamais été prises en compte dans le calcul de repères de référence. L’objectif de cette thèse est donc de proposer une méthodologie pour la prise en compte de ces corrélations spatiales et d’évaluer son apport.Les dépendances spatiales entre les séries de 195 stations GNSS sont tout d’abord évaluées à l’aide de variogrammes empiriques confirmant l’existence de corrélations jusqu’à des distances d’environ 5000 km. Des modèles de covariance exponentielle ne dépendant que de la distance inter-stations sont ajustés sur ces variogrammes empiriques.Une méthodologie basée sur un filtre de Kalman est ensuite développée pour prendre en compte les dépendances spatiales des séries GNSS dans le calcul d’un repère de référence. Trois modèles de dépendance spatiale sont proposés : un modèle ne tenant pas compte de la dépendance spatiale (cas actuel du calcul de l’ITRF), un modèle basé sur les covariances empiriques entre séries de différentes stations, et un modèle basé sur les fonctions de covariance exponentielle mentionnées ci-dessus. Ces différents modèles sont appliqués à trois jeux tests d’une dizaine de stations chacun situés en Europe, aux Caraïbes et sur la côte est des États-Unis. Les trois modèles sont évalués à l’aune d’un critère de validation croisée, c’est-à-dire sur leur capacité à prédire les positions des stations en l’absence de données. Les résultats sur les jeux tests d’Europe et des États-Unis montrent une amélioration considérable de cette capacité prédictive lorsque la dépendance spatiale des séries est prise en compte. Cette amélioration est maximale lorsque le modèle de covariance exponentielle est utilisé. L’amélioration est nettement moindre, mais toujours présente sur le jeu test des Caraïbes.Les trois modèles sont également évalués sur leur capacité à déterminer des vitesses de déplacement exactes à partir de séries temporelles de positions courtes. L’impact de la prise en compte de la dépendance spatiale des séries sur l’exactitude des vitesses estimées est significatif. Comme précédemment, l’amélioration est maximale lorsque le modèle de covariance exponentielle est utilisé.Cette thèse démontre ainsi l’intérêt de la prise en compte des dépendances spatiales entre séries GNSS pour la détermination de repères de référence. La méthodologie développée pourra être utilisée pour le calcul de futures versions de l’ITRF.

Any global and precise positioning requires a reference frame such as the…

Advisors/Committee Members: Altamimi, Zuheir (thesis director).

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Les aquifères karstiques constituent l'essentiel des ressources en eau du pourtour Méditerranéen. Au delà de la zone saturée de ces systèmes, la zone non saturée constitue une entité importante quant au transfert et au stockage temporaire de l'eau. La structure et le fonctionnement de cette entité du karst sont complexes et mal connus à cause du processus de karstification qui hiérarchise la circulation hydrodynamique en son sein. Dans cette étude nous utilisons des méthodes géodésiques et hydrogéologiques afin d'observer de façon directe et de quantifier les processus de transfert et de stockage de la zone non saturée. Les mesures gravimétriques en surface et profondeur sur différents systèmes karstiques ont permis de quantifier les variations du stockage en eau saisonnier dans la zone non saturée. La gravimétrie différentielle montre que ces variations sont réparties dans les quelques premiers mètres de la zone non saturée. Il semble, de plus, que la capacité de stockage de la zone non saturée soit fonction de la lithologie de l'encaissant (calcaire et dolomie). Enfin, des observations directes du flux d'eau en zone non saturée ont été effectuées par le biais de mesures dans différentes cavités. Nous montrons que certaines caractéristiques du flux d'eau en zone non saturée, comme la présence d'un flux bipolaire lent-rapide, peuvent être généralisées quelques soit la profondeur de mesure et la surface d'impluvium. La modélisation de ce flux, à partir d'un schéma simple, a montré la complexité des processus de transfert engendrés au sein de la zone non saturée.

Karst systems are the most important groundwater reservoirs in Mediterranean area. Beyond saturated zone, unsaturated zone constitute an entity where water storage and transfer play a major role in a global behavior of spring water. This structure and functioning are complex and not well known because of the high heterogeneity created and organized by groundwater flow. In this study, we used gravimetric and hydrogeologic method to directly observe and quantify water storage and transfer processes in unsaturated zone of karst system. Surface to depth gravity measurements on several karst system allow quantifying seasonal water storage changes in unsaturated zone. We show that these variations occur in the first tens meters of unsaturated zone. Furthermore, water storage capacity of unsaturated zone seems to be influenced by lithology (limestone or dolomite). Finally, direct observations of water flow in unsaturated zone are done using caves access. We show that some characteristics of unsaturated water flow such as bipolar slow-fast flow can be widespread for whatever depth of measurement and recharge area. Model of this flow, using a simple modeling scheme, show the complexity of water transfer processes in unsaturated zone of karst system.

Advisors/Committee Members: Chéry, Jean (thesis director), Champollion, Cédric (thesis director).

▼ Depuis son origine, la surface de la Terre est façonnée par de nombreux processus. Qu’ils soient géologiques ou, plus récemment, anthropiques, ces processus façonnent la topographie, à différentes échelles de volume et de temps. Devant l’augmentation des risques (combinaison des enjeux humains et économiques et des aléas de type subsidence ou glissements de terrains), la nécessité de développer des méthodes de mesures fiables et précises de ces processus apparaît évidente. C’est l’objectif des mesures dites géodésiques. Le but de cette thèse est de créer une méthodologie de combinaison des déplacements de surface mesurés par différentes techniques de mesures géodésiques (GNSS, InSAR, Nivellement) afin d’améliorer la connaissance de la déformation sur de nombreux cas d’études. La première étape de la combinaison est l’harmonisation des références spatiales de la déformation. Ensuite, les champs de vitesses issus des différentes techniques sont pondérés suivant leurs incertitudes natives. Enfin la combinaison de ces champs de vitesses est effectuée par la méthode du krigeage par régression pondérée. Le résultat obtenu est une grille de déformation qui, selon les méthodes et données utilisées, présentera une résolution spatiale en une à trois dimensions. Associée à celle-ci, une grille d’indices de fiabilité est créée, prenant en considération les incertitudes natives de chaque méthode d’une part, et les incertitudes liées à la méthode d’interpolation d’autre part. L’étude conjointe de ces deux grilles permet une discussion sur la déformation.Notre méthodologie a été confrontée à un cas d’étude : la subsidence de la saline de Vauvert (Gard, France). Ce site apparaît idéal car (1) sa situation géographique proche de Montpellier facilite son instrumentation et les mesures, (2) une subsidence y est déjà mesurée, dont l’origine est l’extraction de sel entre 2000 et 3000 m de profondeur, et (3) des jeux de données sont disponibles en InSAR, GPS et Nivellement. Deux périodes de mesures sont retenues (2002-2009 et 2015-2017) car permettant l’utilisation conjointe de plusieurs techniques de mesures. Les résultats de la combinaison des champs de vitesses montrent la présence d’un bol de subsidence de magnitude maximale de 2.2 cm/an sur la première période et 2.4 cm/an sur la deuxième période. Son extension atteint les quartiers sud-est de la ville voisine de Vauvert. Globalement cette subsidence (dimension du bol et magnitude) varie peu au cours du temps, néanmoins une zone localisée proche des sites historiques de la Galine, à l’est de la zone d’étude, présente une accélération de la subsidence d’environ 8 mm/an entre les deux périodes. Cette accélération semble montrer un effet en surface de la purge des puits à proximité, purges initiées en 2015.Enfin l’utilisation d’un algorithme/méthode d’inversion sur les données issues de la méthodologie de combinaison (vitesses et incertitudes) permet d’apporter de nouveaux éléments de discussion sur l’anisotropie locale de la déformation. Une accommodation des structures géologiques en… Advisors/Committee Members: Vernant, Philippe (thesis director), Champollion, Cedric (thesis director).

▼ Le Global Positioning System (GPS) a de nombreuses applications scientifiques. En géophysique de précision, il est utilisé pour déterminer les mouvements des plaques tectoniques, quantifier la déformation aux frontières des plaques ou dans le domaine intraplaque, ou bien détecter les signaux transitoires associés au cycle sismique. Aujourd'hui, la surface du globe est recouverte de milliers de stations GPS permanentes permettant de générer les séries temporelles de coordonnées de stations GPS et de suivre en continu les mouvements de l'écorce terrestre. Mon travail de thèse se situe dans le contexte du développement de grands réseaux GPS et GNSS (Global Navigation Satellite System) permanents. Par exemple, le réseau GEONET (GNSS Earth Observation Network System) du Japon comprend plus de 1000 stations, le réseau du Plate Boundary Observatory comprend lui aussi environ 1200 stations dans l'ouest des États Unis. A une échelle plus locale, les réseaux permanents en Europe possèdent environ 300 stations, et celui de Taïwan, plus de 400 stations. Des nombreuses difficultés se posent en pratique pour réaliser des séries temporelles précises et analyser les solutions de ces grands réseaux GPS permanents. Une première difficulté réside dans l'expression des solutions journalières dans un repère précis et stable dans le temps. Le grand nombre de points et la longueur des séries temporelles maintenant disponibles rendent les calculs lourds en temps. Des erreurs dans les solutions journalières ou dans la solution de référence peuvent biaiser l'estimation des paramètres de la transformation et dégrader la précision des séries temporelles obtenues. A l'étape de l'analyse des séries temporelles, on rencontre fréquemment plusieurs problèmes causés soit par des causes artificielles ou des mouvements géophysiques parfois complexes. La détection de ces problèmes et leur résolution dans les séries temporelles GPS de plus d'une décennie d'observation par une approche manuelle n'est plus possible et des algorithmes d'analyse automatique doivent être développés. L'objet de ma thèse est de déterminer des approches, des méthodes et des algorithmes robustes permettant (1) la réalisation rapide et précises de séries temporelles de position (2) l'identification rapide des problèmes présents dans les séries temporelles GPS (3) la résolution automatique des problèmes les plus courants (4) la manipulation facile des séries temporelles pour extraire les paramètres utiles aux analyses géophysiques. Dans ce travail, je présente tout d'abord une approche basée sur la norme L1 pour estimer les paramètres de transformations des solutions libres vers une solution de référence. Ensuite, je présenterai différents algorithmes de recherches automatiques d'erreurs et de détection, estimation, corrections des sauts. Enfin, je montrerai comment ces algorithmes peuvent être utilisés dans un modèle général des séries temporelles pour obtenir une analyse automatique et par exemple, extraire les paramètres des déformations co- et post-sismiques. Les essais… Advisors/Committee Members: Nocquet, Jean-Mathieu (thesis director).

▼ L'avènement de la géodésie spatiale ces dernières décennies a permis la découverte de la diversité des modes de glissement sur les failles. Dans cette thèse, nous nous intéressons au glissement asismique à la fois en contexte de subduction et en contexte décrochant. Nous étudions l'ensemble de la subduction mexicaine au niveau des régions de Guerrero et Oaxaca, où plusieurs séismes lents ont été répertoriés, ainsi que le segment en glissement asismique d'Ismetpasa le long de la faille décrochante Nord-Anatolienne en Turquie. La carte de couplage (estimé entre les grands séismes lents) entre les plaques Cocos et Nord Américaine indique un couplage élevé et relativement homogène en base de zone sismogénique. Cependant, des variations latérales de couplage importantes sont remarquables dans la zone sismogénique. En particulier, une zone de fort couplage à Oaxaca est localisée à l'emplacement de la rupture sismique de 1978 et a accumulé un déficit de glissement de 5 cm en 9 ans. Ces variations latérales de couplage sont corrélées avec les distances fosse-côte et des zones à l'état critiques sont localisées aux transitions entre faible et fort couplage. Ces observations suggèrent une pérennité au long-terme des motifs spatiaux de couplage. Nous proposons un mécanisme de déformation durant la phase co-sismique, basé sur l'existence de transitions frictionnelles sur le plan de subduction, qui permet de réconcilier les vitesses intersismiques mesurées sur quelques décennies et la morphologie long-terme. Ces vitesses intersismiques sont généralement considérées comme constantes sur plusieurs années. Cependant, une analyse plus fine montre une riche dynamique temporelle, avec en particulier la présence d'évènements transitoires finis de magnitudes et durées variables. Nous avons suivi deux approches afin de détecter et caractériser des glissements transitoires dans nos deux zones d'étude. (i) L'analyse d'un réseau dense d'interférogrammes, obtenus à partir de données InSAR des satellites CosmoSky-Med sur le segment de faille d'Ismetpasa, a permis de détecter un évènement de glissement transitoire d'un mois. Enregistré en Novembre 2013, aucun autre glissement n'a été détecté durant les 9 autres mois de l'analyse. Cet évènement d'une magnitude de 5.2 à 5.5 a relâché une énergie équivalant à 1,5 à 2 ans de glissement asismique continu à la vitesse moyenne précédemment estimée. Cette découverte remet en question le modèle mécanique de glissement de ce segment. (ii) Le développement d'une méthode de corrélation entre des évènements de glissements synthétiques et des séries temporelles GPS préalablement traitées permet la détection de glissements transitoires d'amplitude équivalente à celle du bruit. Appliquée à un jeu de données synthétiques sur la subduction mexicaine, cette méthode montre que l'on peut caractériser avec précision des évènements de Mw > 6. Appliquée à des données réelles au niveau de la lacune sismique de Guerrero entre Février 2005 et Mai 2007, cette méthode a permis de détecter 15 nouveaux événements… Advisors/Committee Members: Renard, François (thesis director), Walpersdorf, Andréa (thesis director), Lasserre, Cécile (thesis director).

Adaptation d'une méthode de mesure directe des sources de rayons X pour la mesure de la source de l'Elekta Infinity.

Master [120] : ingénieur civil biomédical, Université catholique de Louvain, 2016

Advisors/Committee Members: UCL - Ecole polytechnique de Louvain, Lee, John, Sterpin, Edmond.

▼ 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… Advisors/Committee Members: Audin, Laurence (thesis director), Nocquet, Jean-Mathieu (thesis director).

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Le compact linear collider (CLIC) est le projet de collisionneur de particules proposé par l'organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) visant à succéder au large hadron collider (LHC). Du fait des dimensions nanométriques des faisceaux de leptons de ce projet, les accroissements admissibles de l'émittance sont extrêmement faibles. Cela a pour conséquence des tolérances d'alignement des composants du CLIC jamais atteintes. La dernière étape de l'alignement sera effectuée par rapport au faisceau de particules du CLIC. Elle est du ressort des physiciens du faisceau. Toutefois son implémentation nécessite un pré-alignement qui lui-même représente un défi métrologique et géodésique : atteindre 10 μm à 3σ le long d'une fenêtre coulissante de 200 m. Un tel niveau de précision requiert le développement d'une méthode compatible avec des systèmes de repositionnement qui seront constamment sollicités. Le pré-alignement du CLIC devra être actif. Cette thèse ne démontre pas la faisabilité du pré-alignement actif du CLIC mais montre le chemin des derniers développements à effectuer dans ce but. Il y est proposé une méthode, fondée sur la gestion des similitudes entre systèmes euclidiens de coordonnées, qui, de la géodésie aux mesures métrologiques, est susceptible d'apporter la solution. Des expériences sur de longues distances ont été construites dans le but d'éprouver, en parallèle de simulations de Monte-Carlo, les modèles mathématiques des systèmes de mesure et des références d'alignement ainsi créés. L'extrapolation de ces modèles, une fois validés expérimentalement, sur toute la longueur du CLIC, sera la dernière étape prouvant la faisabilité du pré-alignement

The compact linear collider (CLIC) is the particles accelerator project proposed by the european organization for nuclear research (CERN) for high energy physics after the large hadron collider (LHC). Because of the nanometric scale of the CLIC leptons beams, the emittance growth budgetis very tight. It induces alignment tolerances on the positions of the CLICcomponents that have never been achieved. The last step of the CLIC alignment will be done according to the beam itself. It falls within the competence of the physicists. However, in order to implement the beam-based feedback, a challenging pre-alignment is required: 10 μm at 3σ along a 200 m sliding window. For such a precision, the proposed solution must be compatible with a feedback between the measurement and repositioning systems. The CLIC pre-alignment will have to be active. This thesis does not demonstrate the feasibility of the CLIC active prealignment but shows the way to the last developments that have to be done for that purpose. A method is proposed. Based on the management of the Helmert transformations between Euclidian coordinate systems, from the geodetic networks to the metrological measurements, this method is likely to solve the CLIC pre-alignment problem. Large scale facilities have been built and Monte-Carlo simulations have been made in order to validate the mathematical…

Advisors/Committee Members: Kasser, Michel (thesis director).

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L'objectif de cette thèse était de caractériser la déformation récente, tant dans son style que dans son partitionnement, d'un arc orogénique lent à travers une approche pluridisciplinaire à grande échelle.La déformation récente et actuelle de l'arc du Jura a été caractérisée par l'analyse des indices géomorphologiques le long des profils de rivières ainsi qu'à travers le traitement des données sismiques et géodésiques. Les essais de caractérisation et de datation des évènements tectoniques et sismiques à travers l'analyse des failles décrochantes tardives et des enregistrements spéléologiques n'ont pas permis d'apporter de nouvelles données sur la néotectonique du Jura. Cependant la combinaison des données et observations géomorphologiques, géophysiques et géodésiques confrontée aux données des précédentes études nous permets de proposer un modèle de répartition de la déformation dans le système orogénique Alpes occidentales-Jura. [...]

No abstract available.

Advisors/Committee Members: Sue, Christian (thesis director).

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La Terre est une planète en constante évolution et sa surface ne cesse de se transformer. Ses déformations soulèvent des questionnements. Depuis plusieurs années, le L2G de l’ESGT s’intéresse à l’étude des déformations par inter comparaison de techniques. Il dispose en cela de différents procédés de mesure. Puis au fil du temps, le laboratoire s’interroge sur l’intérêt de réaliser une combinaison entre différentes techniques de mesure afin d’observer des déformations fines et précises (quelques millimètres).L’objectif de cette thèse est de démontrer l’intérêt de combiner des mesures GNSS et des mesures topométriques, celles-ci semblant être les plus utilisées, et de les concrétiser. Les résultats présentés sont basés sur des simulations et sur des campagnes de mesures combinées des techniques de GNSS et de topométrie effectuée sur un réseau test d’une étendue locale. Les calculs évoluent en fonction de la distance de la ligne de base et en modifiant les durées de sessions de mesures. Nous montrons qu’une combinaison par cumul des équations normales améliore la précision du positionnement non seulement par rapport à l’utilisation de chaque technique séparée, mais également par rapport aux méthodes classiques basées sur la combinaison des coordonnées issues des techniques de GNSS et de topométrie.

The Earth is a constantly evolving planet and its surface keeps transforming. Its deformations raise questions. For several years, the L2G at ESGT has been interested in the study of deformations through inter comparison of techniques. For this, it has various measurement processes. Then, with time, the laboratory is now pondering about the interest of combining various techniques of measurement in order to observe fine and precise deformations (a few millimeters).The aim of this PhD thesis is to demonstrate the interest of combining GNSS and topometric measurements, the latter being apparently the most commonly used. The presented results are based on simulations and campaigns of combined measurement through the use of GNSS and topometric techniques made on a model network of a local area. Thecalculations made are dependent both on the distance of the baseline and the alteration of the session length.We show that a combination through the accumulation of the normal equations improves the localisation accuracy regarding not only the use of every separate technique but also the more classic methods based on the coordinates combination provided by GNSS and topometric techniques.

Advisors/Committee Members: Polidori, Laurent (thesis director), Durand, Stéphane (thesis director).

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Ce travail étudie la nature de la relation entre commerce et Ide sur le plan théorique et empirique. Théoriquement, il y a deux sortes de relations entre commerce et Ide: substitution et complémentarité. La nature de cette relation peut être la conséquence de facteurs exogènes, déterminant de la spécialisation des pays ou encore le résultat de la stratégie endogène des firmes multinationales dans l’organisation de leurs activités à l’échelle internationale. On parle de relation de complémentarité quand il y a un lien positif entre commerce et Ide, et de relation de substitution quand il y a un lien négatif entre commerce et Ide. Empiriquement, avec le modèle de gravité, on applique les techniques économétriques sur données annuelles de 2000 à 2014 sur les données bilatérales de 18 pays principaux investisseurs de l’OCDE, d’abord dans l’industrie manufacturière et ensuite selon les zones géographiques, avec un ensemble de 75 pays partenaires repartis dans ces différentes zones géographiques. Ces 75 pays sont constitués de, 17 autres pays de l’OCDE, 17 pays de l’Amérique Latine non OCDE, 3 pays de l’Europe de l’Est non OCDE et 38 pays de l’Asie non OCDE. Pour l’analyse du secteur manufacturier, on trouve en exportation comme en importation, une relation de complémentarité entre commerce et Ide. Pour l’analyse par zone géographique, on trouve en exportation comme en importation, une relation de substitution pour la zone OCDE et l’Amérique Latine non OCDE et une relation de complémentarité pour la zone Europe de l’Est non OCDE. Cependant pour la zone Asie non OCDE, on trouve une relation de substitution en exportation et une relation de complémentarité en importation.

This paper studies the nature of the relationship between international trade and foreign trade direct investment, both theoretically and empirically. Theoretically, there is in general two sorts of relations between international trade and direct foreign investment: substitution and complementarity. The nature of that relation may either be the consequence of exogenous factors, determinants of country specialization or the result of endogenous strategy of multinational firms in the organization of their activities internationally. We speak of complementarity relation when there is a positive link between international trade and investment, and substitution relation when there is a negative link between international trade and investment. Empirically, with the gravity model, we apply econometric technics on yearly data of the panel during 2000 and 2014 period on bilateral data of eighteen countries main investors of OECD, at first in manufacturer industry and then depending on geographical areas, with a set of seventy-five countries divided up in these geographical areas. The seventy-five partner countries consist of seventeen other countries of OECD, seventeen Latin America countries non-OECD, three eastern European countries non-OECD, and thirty-eight Asian countries non- OECD. Regarding the analysis of the geographical area, the estimations point out,…

Advisors/Committee Members: Gloria-Palermo, Sandye (thesis director).

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La hausse de la volatilité des cours des matières premières agricoles de ces dernières années couplée à une réorganisation des filières débutées dans les années 1990, posent la question de l'approvisionnement des pays du Maghreb en blés et produits dérivés du blé. Ce travail se propose, dans ce contexte, de comprendre les modalités d'importations des blés et leur influence sur le choix du partenaire commercial. Nous nous appuyons, pour cela, sur un cadre théorique où les acteurs perçoivent les biens qu'ils importent, transforment ou commercialisent comme une collection de caractéristiques répondant à cinq logiques (le prix, la qualité, les services associés, les relations avec le fournisseur et le risque de non disponibilité) et sélectionnent leur variété préférée en fonction de ces caractéristiques. L'organisation des filières détermine l'acteur qui pourra imposer ses préférences au niveau des marchés internationaux. Une enquête au niveau des filières montre une préférence de l'ensemble des acteurs pour les caractéristiques ayant traits à la qualité et au prix sur les trois autres logiques, avec une plus grande sensibilité des acteurs privés pour la qualité, les acteurs publics étant plus focalisés sur les seuls prix. Enfin, une analyse des importations à l'aide d'équations de gravités confirme, d'une part la, prédominance des variables associées à la qualité et aux prix sur les autres variables pour expliquer le choix du partenaire commercial. D'autre part, le modèle de gravité montre que plus la part des importations effectuée par les entreprises privées est importante, plus les variables associées à la qualité sont influentes dans le choix du fournisseur.

Last years' rise of commodity price volatility and commodity chain reorganization which began in the 1990's questioned the issue of supply in wheat and wheat products for Maghreb countries. This work will try to understand the different wheat and wheat product import mode and their influence on trade partner choice. We settle our analyze on a theoretical framework in which actors perceive the goods they import, process or sell as a collection of characteristics corresponding to five logics (price, quality, related services, relations with the supplier and the risk of unavailability) and select their favorite variety in terms of these characteristics. Filière organization selects which actors are able to impose their preferences in international markets. A survey among actors shows a preference for the characteristics relating to quality and price on the three other logics, with a greater sensitivity of private actors for quality, public players are more focused solely on price. Finally, an analysis of imports using gravity equations confirms, on the one hand, predominance of variables associated with quality and prices on other variables to explain the choice of trading partner. On the other hand, it shows that the larger the share of imports carried by private companies on a filière, the more the variables associated with quality are influential in the…

Advisors/Committee Members: Rastoin, Jean-Louis (thesis director), Petit, Michel (thesis director).

▼ Introduction : Selon la publication conjointe par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et la Banque Mondiale du rapport mondial sur la prévention des traumatismes chaque année les accidents de la route sont responsables de plus de 1,2 million de morts dans le monde. 90% de ces décès surviennent dans les pays à revenu faible ou intermédiaire. Les accidents de la route concernent toutes les tranches d’âge, mais touchent plus particulièrement les jeunes actifs. La lutte contre ce fléau se heurte à la qualité des données sur les accidents de la route recueillies et rapportées, par le défaut de performance ou d’efficacité des outils de collecte des données existants et la non-représentativité des populations d’étude. Face à l’augmentation grandissante des accidents de la circulation dans les pays en développement et particulièrement dans notre pays, le Mali, et l’absence notoire d’un système de collecte de données fiable et extrapolable à la population générale, nous avons mis en en place un projet de recherche. Objectif : Etait de caractériser les accidents corporels de la route enregistrés dans les structures de santé et dans tous les commissariats de police du District de Bamako afin de proposer un système d’information efficace et durable permettant de doter le Mali d’un système de surveillance opérationnel et pertinent, à même d’aider à la prise de décision et aux actions opérationnelles de prévention et de prise en charge des accidents de la route favorisant ainsi la création d’un observatoire national de la sécurité routière basé sur la remontée et le codage des procès-verbaux. Méthode : A partir d’un appariement des données accidentelles corporelles de la route des structures de santé et de la police. Nous avons procédé à une estimation du nombre d’accidents par la méthode de capture-recapture sur une période de quatre mois (de Janvier à Avril) et assuré une surveillance épidémiologique sur 12 mois (de janvier à Décembre 2012) ne portant que sur les données collectées à la police. Résultats : L’estimation globale des accidentés a été nettement supérieur au dénombrement des 2 sources soit 8518 (8047-8990) victimes, contre 1432 pour la police et 3586 pour la santé. Nous pouvons conclure que la capture-recapture est une méthode sensible d’estimation de l’exhaustivité du nombre d’accidents de la route applicable dans les pays à revenu faible. Par contre avec la mortalité, cette sous-estimation diminue soit 99 versus 57 pour la police et 54 pour la santé. L’étude de la surveillance des AVP de Janvier à décembre 2012 a enregistré 2512 accidents avec 3905 victimes dont 407 blessés graves et 142 tués, impliquant 4434 véhicules. L’analyse des facteurs prédictifs de la gravité a révélé une vulnérabilité des moins de 15 ans OR=1,10(1,05-1,15) et des 60 ans et plus OR=1,15(1,06-1,25). Parmi les causes des accidents, l’imprudence du piéton a été le facteur le plus associé à la gravité des AVP OR=1,22 (1,06-1,40). Le défaut de lumière a été significativement associé à la gravité des accidents de la route à Bamako OR=1,05… Advisors/Committee Members: Lagarde, Emmanuel (thesis director), Testa, Jean (thesis director).

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L’objectif de la thèse était d’analyser deux types de perturbations de l’ionosphère supérieure observées sur les mesures de plasma fournies par le satellite DEMETER.Les premières sont des Perturbations Ionosphériques Itinérantes de moyenne échelle engendrées par l’action sur le plasma des ondes de gravité atmosphériques qui se propagent jusqu’à haute altitude. Elles prennent la forme de variations quasi-périodiques de densité du plasma qui peuvent atteindre des amplitudes considérables et sont plus fréquentes dans l’hémisphère Sud avec un maximum au-dessus de l’Océan Pacifique. Elles peuvent modifier l’électrodynamique de l’ionosphère et amplifier le champ électrique d’origine dynamo.Les secondes sont observées dans l’ionosphère équatoriale comme des augmentations à grande échelle de la densité du plasma sous la forme de plateaux. En fonction des conditions d’activité magnétique, des dépressions de densité à moyenne échelle peuvent apparaitre sur les plateaux et conduire à la formation des bulles de plasma équatoriales.

This thesis aims at analyzing two kinds of ionospheric disturbances observed on plasma measurements on-board the DEMETER satellite.The first events are Mid-Scale Traveling Ionospheric Disturbances that develop through the interaction between atmospheric gravity waves and the ionospheric plasma. They are observed as quasi-periodic variations of the plasma density that may reach very large amplitudes and are more frequently observed in the Southern hemisphere with a maximum over the Pacific Ocean. These MSTID may strongly modify the electrodynamics of the mid latitude ionosphere and form structures where the dynamo electric field is significantly enhanced.The second events are detected in the equatorial ionosphere as large scale enhancements of the plasma density under the form of plateau. Depending on the level of magnetic activity these large scale structures may be modified by mid-scale density depletions that, eventually, get instable and led to the formation of depleted plasma bubbles.

Advisors/Committee Members: Berthelier, Jean-Jacques (thesis director), Amory-Mazaudier, Christine (thesis director).

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Nous avons mené cet exercice au travers d’une étude pluridisciplinaire combinant des couvertures géophysiques (gravimétrie et aéromagnétisme) réactualisées ou nouvelles, des informations géologiques acquises sur le terrain ou sur carottes de forages pétroliers et un catalogage de propriétés pétrophysiques des roches. Sur une large moitié sud du Bassin parisien, du Massif armoricain aux Vosges, nous avons : i) réalisé un schéma structural du substratum du Bassin parisien, ii) proposé une carte géologique détaillée, sous couverture, iii) réactualisé la carte de zonation de la chaîne varisque en France, intégrant de nouvelles datations sur carottes de forages ayant atteint le substratum. D’après ces résultats, la suture éo-varisque se poursuit d’ouest en est, de la partie sud-armoricaine jusqu’au nord des Vosges, le domaine nord-armoricain se prolonge jusqu’à la faille de Bray et la zone saxothuringienne est continue d’est (Vosges) en ouest (Manche). Egalement, à l’aide de modélisations conjointes de gravimétrie et magnétisme, intégrant l’information recueillie dans le forage de Couy, la nature du substratum environnant désormais mieux connu, ainsi que les contraintes pétrophysiques nouvelles, nous proposons que la source de l’AMBP soit un corps plutonique intermédiaire à acide. Pour finir, en compilant la bibliographie et nos résultats, nous proposons que ce corps se soit mis en place entre le Viséen inférieur et le Viséen supérieur, dans une ouverture NNE-SSW selon un raccourcissement maximal NNW-SSE.

Mapping the cadomian/variscan basement buried beneath the Paris basin is a key objective to improve the geological knowledge of the Variscan belt in West Europe. We address this objective using a combination of new and updated potential field data (aeromagnetic and gravity), as well as information provided by field studies and drill cores, and a library of petrophysical characteristics measured on field samples. On a large southern half of the Paris basin, from the Armorican Massif to the Vosges: i) we made a new interpretative structural sketch map under the sedimentary cover, ii) we proposed a detailed geological map of the Paris basin substratum, iii) we updated the tectonic sketch of the Variscan belt in France, supported by new geochronological determinations on deep drill cores. Altogether, these results show that the eo-Variscan suture is extended from the southern part of the Armorican Massif to the northern Vosges. Eastwards, the North-Armorican domain reaches the Bray fault; and the Saxothuringian zone is extended from the Vosges to the English Channel. In addition, based on combined aeromagnetic and gravity 2D modelling constrained by Couy deep borehole data, the PBMA source is interpreted as a deep intermediate-alkaline plutonic body. Finally, compiling bibliographic information together with our new results, we hypothesize that this magmatic body could have been emplaced in the early to late Visean period, during a NNE-SSW opening under a NNW-SSE shortening.

Advisors/Committee Members: Faure, Michel (thesis director).

▼ L’objectif de cette thèse est l’étude de la croissance et du développement économique des pays émergents à travers l’Investissement Direct Etranger. Les pays émergents adoptent des stratégies d’attractivité des IDE, lesquels favorisent ensuite l’assimilation des transferts technologiques qu’ils véhiculent. Ces stratégies sont articulées autour de plusieurs points : surcroît de réglementation, instauration d’un système de bonne gouvernance, renforcement de la stabilité macroéconomique et développement des infrastructures et du capital humain. Nous nous intéressons aux pays de la région MENA qui viennent de subir des changements politiques et sociaux profonds. Des pays que l’Europe occidentale gagnerait à accompagner, pour assurer le succès de cette phase transitionnelle. C’est pourquoi, nous prenons exemple sur les pays de la région PECO au lendemain de la chute du mur de Berlin et sur les pays de l’Europe occidentale au lendemain de la seconde guerre mondiale. A partir de la décennie 1980, suite à l’effondrement des cours du pétrole qui a eu des conséquences majeures sur leurs économies fragiles, les pays de la région MENA se sont efforcés de diversifier leur économie. Dans un premier chapitre, nous montrons la nature des canaux, à travers lesquels se concrétisent les effets des IDE sur la croissance des pays émergents. A partir des théories récentes de la croissance économique, les politiques d’attraction des IDE menées par les pays émergents constituent un élément moteur de la croissance, à partir du moment où ces pays possèdent un capital humain capable d’absorber les technologies et le savoir-faire véhiculés par l’IDE. Dans un deuxième chapitre et à travers diverses méthodes empiriques, nous établissons les déterminants des IDE. A l’aide de comparaisons à l’échelle régionale, nous nous focalisons, plus particulièrement, sur les déterminants institutionnels à court terme. En nous appuyant par la suite sur un modèle gravitationnel dans les troisième et quatrième chapitres, nous mettons en évidence les déterminants essentiels de l’IDE dans les pays d'Europe centrale et orientale (PECO), ainsi que les éventuelles différences de comportement des investisseurs étrangers envers l’ancienne UE-15 et les PECO, et ce, dix ans après l’élargissement de la Communauté européenne. Nous montrons ainsi un glissement à la fois dans l’orientation géographique des investisseurs mais aussi dans leurs motivations. Nous n’observons donc pas de rapprochement des déterminants des PECO vers ceux de l’UE-15. En revanche, l’effet de concurrence fiscale tend à se diffuser dans les stratégies des firmes des PECO vers l’ensemble de l’Union européenne. Ceci coïncide avec la survenue de la crise qui a occasionné une plus grande volatilité dans les flux d’IDE. Dans le cinquième chapitre, nous analysons à long terme les déterminants institutionnels des IDE dans la région MENA. Nous mettons en relief une panoplie d’indicateurs institutionnels afin d’identifier leur importance relative sur les flux d’IDE ; et ce, après le contrôle des déterminants… Advisors/Committee Members: Plihon, Dominique (thesis director).

▼ La gravité terrestre est une contrainte mécanique fondamentale exercée sur les organismes vivants et contre laquelle nous avons adapté nos stratégies de posture et de locomotion ainsi que toutes les régulations métaboliques et cardiovasculaires. Outre le stimulus mécanique direct, la gravité est mesurée par l'organe vestibulaire, premier système sensoriel à émerger chez les protochordés il y a environ 500 millions d'années, aussi précocement que le système visuel. Le système vestibulaire a alors été asservi aux fonctions d'équilibre et de stabilisation du regard, par des réflexes posturaux et oculaires, fonctions récemment enrichies d’un rôle clé dans la cognition spatiale et sociale chez l’adulte. Ses capacités d’encodage des mouvements de la tête, des accélérations du corps et de la gravité terrestre font de ce système un acteur majeur dans la perception de la verticalité, la navigation, l’orientation et la mémorisation spatiale. Nous avons émis l'hypothèse que la perception sensorielle vestibulaire de la gravité via les otolithes pourrait jouer un rôle crucial non seulement chez l’adulte mais également dans les premières étapes du développement des fonctions sensorimotrices et cognitives. Pour la première fois, nous avons étudié un modèle de souris original (souris Head-tilt, B6Ei.GL-Nox3Het / J) présentant une absence congénitale sélective de gravisenseurs vestibulaires. Les souris présentaient un retard dans l'acquisition des réflexes sensorimoteurs, des capacités d’orientation spatiale par guidage olfactif, d'une communication mère-petits par ultrasons alors que les soins maternels étaient normaux. Un retard dans la locomotion et des troubles hyperactifs avec stéréotypies ont également été montré. Nous démontrons ainsi que le développement des individus sur Terre possède une période critique dépendante de la perception sensorielle vestibulaire de la gravité, au moins entre les jours post-nataux 6 à 10 chez les rongeurs. Les informations otolithiques jouent également un rôle clé chez l’adulte dans les fonctions motrices, les processus mnésiques spatiaux et non spatiaux et dans la régulation émotionnelle. Une corrélation entre ces troubles et le retard développemental a été mis en évidence. Nous travaillons actuellement sur les effets de stimulations sensorielles précoces sur le développement et les fonctions adultes chez la souris Het ainsi que sur la caractérisation structurale et fonctionnelle au niveau cérébral des atteintes développementales et comportementales observées. Les observations chez les souris Het corroborent les symptômes rapportés chez les enfants vestibulo-déficients, soutenant le besoin d'un meilleur dépistage des maladies vestibulaires pendant l'enfance. De manière intéressante, les symptômes de ces souris correspondent à ceux présentés par des modèles murins validés d'autisme et réactualiseraient l’importance de la graviception vestibulaire dans la physiopathologie et la thérapie des troubles du spectre autistique (TSA) et autres maladies neurodégénératives au cours du… Advisors/Committee Members: Besnard, Stéphane (thesis director), Hilber, Pascal (thesis director).

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Le Fossé rhénan bénéficie de circulations naturelles d’eau géothermale, ce qui le rend propice à l’exploitation géothermique. Comment et où les fluides géothermaux circulent-ils ? Quels liens ont-ils avec la tectonique et la sismicité induite ? La géodésie spatiale pourrait-elle apporter de nouveaux éclairages à ces questionnements ? L’objectif de cette thèse est la réalisation d’un suivi géodésique des sites géothermiques de Soultz-sous-Forêts et de Rittershoffen (Alsace, France). Les observations permettent de faire un état des lieux des déplacements de surface des environs des sites pendant leur mise en place et apportent de nouvelles connaissances à l’échelle locale sur le Fossé rhénan supérieur. Les résultats majeurs concernent l’analyse des déformations observées à Landau (Rhénanie-Palatinat, Allemagne). Cette approche illustre également les complémentarités des méthodes géodésiques utilisées (InSAR, GNSS, nivellement).

The Upper Rhine Graben benefits of natural circulation of geothermal fluid, which makes it suitable for geothermal exploitation. How and where do geothermal fluids circulate? What are their links with induced seismicity and tectonics? Could geodesy provide new insigth to these questions ? The objective of this thesis is the realization of a geodetic monitoring at Soultz and Rittershoffen (Alsace, France) geothermal sites. The results are an inventory of nearby sites surface displacements during the implementation of the geothermal sites. They bring new knowledge locally on the Upper Rhine Graben. The main results are the analysis of deformations observed in Landau (Palatinat, Germany). This approach also reflects the complementarities of geodetic methods (InSAR, GNSS, levelling).

Advisors/Committee Members: Masson, Frédéric (thesis director).

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Les outils de la géodésie spatiale sont aujourd'hui très fortement impliqués dans les études géophysiques. Le champ de déformations horizontales d'un site d'étude est fourni par les vecteurs déplacement ou par un champ tensoriel. Ce dernier possède l'avantage d'être indépendant de tout référentiel, contrairement à ce qui est nécessaire pour exprimer les vecteurs vitesse. Néanmoins, les méthodes de calcul de tenseurs dépendent souvent d'une décomposition arbitraire en figures élémentaires à partir des points de mesures géodésiques. De plus, la représentation de ces tenseurs selon leurs axes principaux est d'une lecture et d'une interprétation assez difficiles et nécessitent un certain entraînement. Cette thèse traite, dans un premier temps, le problème de fournir un champ continu de déformations sous la forme des tenseurs régulièrement répartis, de façon peu dépendante des points de mesure, et dans un deuxième temps, de fournir une représentation cartographique intuitive de ces tenseurs avec, pour la première fois, une représentation simultanée de leur degré de significativité. L'estimation des incertitudes de la déformation obtenue est analysée selon deux points de vue : d'une part, une méthode de Monte Carlo est appliquée pour la détermination des barres d'erreurs liées aux mesures, son résultat permet le calcul de degré de significativité des tenseurs par comparaison des valeurs de tenseurs par rapport à leurs incertitudes, et d'autre part, une estimation des contraintes imposées par la géométrie de distribution des points de mesures qui est ensuite combinée avec la première source d'erreur. La nouvelle approche de représentation a été analysée via une enquête auprès d'un groupe de géophysiciens, en leur fournissant plusieurs possibilités de représentations. En se basant sur les résultats de cette enquête, nous avons pu valider la nouvelle représentation qui permet de mettre en évidence certains aspects mal mis en évidence par la représentation classique, et donc le choix des éléments graphiques de la carte permettant de fournir la représentation la plus intuitive possible

Space geodesy tools are now strongly involved in geophysical studies. The horizontal deformation field for a region of interest is provided by two main methods : a velocity field and a strain tensor field. A strain tensors field solution has the advantage of being independent of the reference frame in which the velocities are expressed. Nevertheless, the current methods of calculation of a strain tensors field depend on the positioning of geodetic points. Furthermore, the current mapping method of tensors by their mains axis is not easy to read and to interpret, needing some training. This thesis is devoted to the problem of calculating a continuous field of regularly spaced strain tensors, and providing an intuitive mapping method of these tensors with a simultaneous representation of their significance level on the same map. The estimation of uncertainties related to the deformation field is made in two steps : firstly, a Monte Carlo method…

Advisors/Committee Members: Kasser, Michel (thesis director).

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Grâce au développement des techniques spatiales (GNSS, DORIS, laser et le VLBI), la géodésie apporte quantité d’informations sur la forme de la Terre (sa géométrie et sa gravité), sa rotation et son orientation dans l’espace, aux échelles globales comme aux échelles régionales. L’étude des déformations de chaînes de montagne par GPS, des courants marins cartographiés par altimétrie satellitaire, des variations temporelles du champ de gravité, ainsi que l’établissement du repère de référence terrestre international, sont les exemples de l’apport de ces techniques à l’observation de la Terre et au changement global. Notre travail a pour but de faire un bilan des erreurs résiduelles de la géodésie spatiale, en séparant les causes des effets. Le but est de montrer comment les erreurs d’orbite se propagent d’abord dans la trajectoire, puis dans des produits globaux comme le repère de référence (via les mesures de poursuite de satellites) et la surface topographique (via les mesures altimétriques). Nous avons développé une approche analytique qui traite du transfert des erreurs d’origines géométrique et dynamique. En partant des équations du mouvement orbital, nous proposons une solution analytique d’ordre un du mouvement orbital circulaire, qui est appliquée pour propager les erreurs de modèle dynamique. Ensuite, les résultats sont transférés (ou projetés) sur plusieurs types de fonction de mesure : l’altimétrie, les mesures de distance et les mesures de vitesse radiale. L’originalité de ce travail tient pour beaucoup dans les méthodes purement analytiques qui ont été développées spécifiquement pour effectuer les analyses.

Thanks to the development of space techniques (GNSS, DORIS, laser and VLBI) geodesy provides amount of information to determine and to study the shape of the Earth (its geometry and its gravity), its rotation and orientation in space at global scales as well as at regional scales. The study of crustal deformations by using GPS, the ocean topography by satellite altimetry, the temporal variations of the gravity field (mass transports) as well as the construction and monitoring of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), are some examples of the contribution of these techniques to the Earth observation including the current global change. Our work aims to separate causes and consequences. We developed a dedicated approach in which different source of errors, of geometrical and dynamical natures, are treated by analytical expressions. Starting from the dynamical satellite equation of motion, we propose to integrate and propagate the model errors and then to project the results into different measurement functions: altimetry, tracking distances and radial velocities. It results in a complex but comprehensive way that enables the propagation of prediction errors into some general geodetic products as the terrestrial reference frame or the ocean surface topography. The originality of this work lies in the development of a purely analytical method for circular orbits, which has been used to…

Advisors/Committee Members: Exertier, Pierre (thesis director).

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Mes travaux de thèse ont pour finalité la réalisation d’un transfert de temps intercontinentald’une stabilité meilleure que 2 ns sur 10 000 s, entre les observatoires géodésiquesde l’International Laser Ranging Service (ILRS). Ce transfert de temps est effectué à l’aide deliens spatiaux optiques obtenus par l’expérience de Transfert de Temps par Lien Laser (T2L2).T2L2 a été lancée le 20 Juin 2008 à 1336 km d’altitude à bord du satellite océanographiqueJason-2. Le principe de cette expérience est basé sur la datation, au sol dans les stations laseret à bord du satellite, d’impulsions laser très courtes (30 - 100 ps) aller - retour (2 voies) venantde 25 stations laser réparties sur le Globe. La performance du lien sol-bord (dont la stabilitéatteint des valeurs inférieures à 10 ps sur 100 s), procurée par la technologie laser d’une partet par la qualité de l’instrument spatial d’autre part permet de lire précisément les variationsde l’oscillateur bord (à quartz) développé pour le système d’orbitographie et de localisationDoppler Orbitography and Radiopositionning Integrated by Satellite (DORIS) du Centre Nationald’Études Spatiales (CNES). Nous montrons qu’il est possible de construire un modèle defréquence déterministe, à court terme (10 j) et moyen terme (plusieurs mois) d’évolution de lafréquence de l’oscillateur bord DORIS, avec une précision relative de 3 - 5·10≠13. Les variationsde fréquence sont induites par un environnement spatial complexe, où les radiations, la températureet le vieillissement du résonateur dégradent l’oscillateur. L’intégration de ce modèlenous permet la réalisation d’un temps à bord pour synchroniser le réseau ILRS complet et ainsiestimer les biais en temps des stations laser par rapport à l’Universal Time Coordinate (UTC).L’effet des biais en temps, estimé à l’aide de T2L2 sur l’orbite ainsi que sur les coordonnées desstations laser de l’International Terrestrial Reference Frame (ITRF) est déterminé précisémentau niveau de quelques millimètres. Enfin T2L2 étant également capable de dater le Pulse ParSeconde (PPS) du système Global Positionning System (GPS), nous étudions l’évolution sur lelong terme (plusieurs années) des horloges utilisées dans les stations laser et nous montrons lesproblèmes insoupçonnés de l’instabilité de leur système de temps/fréquence au sol.

The purpose of my Ph.D. works is the realization of a intercontinental time transfer,with a stability better than 2 ns over 10,000 s, between the International Laser RangingService (ILRS) geodetics observatories. This time transfer is performed thanks to optical spacelinks and the Time Transfer by Laser Link (T2L2) experiment. T2L2 is a passenger on-board theoceanographic satellite Jason-2, which was launched the 20th June 2008, at 1336 km of altitude.The principle of this experiment is based on the (two-way) short laser pulses (30 - 100 ps) timetagging, in laser station on ground and on-board the satellite, which come from 25 worldwidelaser stations. The high performance of the ground-to-space link (where the stability reach…

Advisors/Committee Members: Vernotte, François (thesis director), Exertier, Pierre (thesis director).

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Le modèle de nutation de référence (MHB2000) et le repère céleste international (ICRF2) ont été établis en 2000 et en 2009 respectivement. Les observations VLBI s’étant accumulées depuis, ce sont autant de nouvelles données permettant d’affiner la nutation et de mieux caractériser l’instabilité des radiosources constituant le repère céleste. L’allongement des données disponibles révèle des défauts dans la nutation de référence comme des fluctuations dans la position des radiosources. Il importe donc de réajuster les termes de nutation, tout en évaluant l’impact de l’instabilité du repère de référence céleste sur celle-ci. Dans un premier temps, nous déterminons des corrections significatives des termes de nutation du modèle MHB2000 jusqu'à 50 micro-seconde d'arc sur la base des séries opérationnelles de l'IVS. Nous en évaluons aussi l'incertitude. Notre intérêt s’est focalisé sur la nutation libre du noyau et un terme spectralement proche, le terme annuel rétrograde. Nous tentons de caractériser leur variabilité multi-annuelle, en amplitude, phase et fréquence, malgré la corrélation qui les affecte.Dans un second temps, nous avons étudié la stabilité du repère céleste par une étude approfondie des sources susceptibles de définir ce repère. De telles sources sont sélectionnées par analyse de variance d'Allan de leurs déplacements astrométriques. Cette analyse donne la « couleur » du bruit aléatoire qui affecte leurs positions en fonction des différentes échelles de temps correspondant à 30 ans d’observations VLBI. Plus précisément, nous sélectionnons les radiosources présentant un bruit blanc. Il en résulte que sur 123 sources parmi celles choisies pour l'ICRF2 en 2009, seules 40 respectent ce critère de stabilité sur la période 1985-2016. Ce nombre est insuffisant pour construire un repère céleste stable et des compromis sont nécessaires. Enfin, la propagation des erreurs des positions des radiosources sur la nutation a été caractérisée, expliquant le bruit anormalement grands de certaines séries de nutation diffusées par l'IVS.

The reference nutation model (MHB2000) and the International Celestial Reference Frame (ICRF2) was established in 2000 and 2009 respectively. VLBI observations are being accumulated since and these are all new data to refine the nutation and better characterize the instability of radio sources constituting the celestial frame. The lengthening of the available data reveals defects in the reference wobble and fluctuations in the position of radio sources.It is important to adjust the nutation terms while assessing the impact of the instability of the celestial reference frame on it. Initially, we obtain significant corrections in terms of nutation model MHB2000 up to 50 micro-seconds of degree on the basis of IVS operational nutation time series. We also evaluate their uncertainty. Our interest is focused on the the free core nutation and a term closed in frequency, the retrograde annual term. We try to characterize the multi-annual variability, on amplitude, phase and period, despite…

Advisors/Committee Members: Bizouard, Christian (thesis director), Lambert, Sébastien (thesis director).

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Plus de 70 % de la surface terrestre est recouverte par les mers et océans. Nombre de phénomènes tectoniques parmi les plus dévastateurs ont par ailleurs lieu en environnement océanique. On peut citer en exemple les zones de subduction, pouvant générer des mégaséismes associés à des tsunamis dévastateurs (Sumatra en 2004, Tohokuen 2011), mais aussi les failles décrochantes sous-marines. Dans de nombreux cas, les méthodes de géodésie spatiale ne permettent pas de discriminer entre un comportement bloqué ou asismique, les instruments étant situés trop loin de la zone potentiellement déformée par le processus tectonique. Il faut alors mettre au point de nouvelles techniques qui permettent de prolonger les réseaux d’observation classiques au large afin de cartographier la déformation sur l’intégralité de la zone. Cette thèse s’intéresse à deux méthodes de géodésie fond de mer permettant d’aider à l’évaluation du risque sismique. La première est la distancemétrie relative acoustique, avec comme zone d’application effective la mer de Marmara. Nos premiers résultats laissent supposer un comportement bloqué au niveau du segment de la faille nord-anatolienne immergé devant İstanbul. La seconde zone d’étude considérée est la subduction antillaise. L’échelle de travail nécessite une localisation des points observés dans un référentiel global. Nous étudions les phénomènes océaniques à considérer et détaillons une méthodologie dite GNSS/A (pour Acoustique), consistant en des interrogations acoustiques depuis une plateforme de surface précisément positionnée par GNSS, pour une future expérience de positionnement absolu au large de la Guadeloupe.

More than 70 % of the Earth surface is covered by seas and oceans. Several tectonic phenomena, among the most devastating, take place in ocean environment. For example, the subduction zones, which can generate mega-earthquakes associated with devastating tsunamis (Sumatra in 2004, Tōhoku in 2011), but also the underwater strike-slip faults. In many cases, methods of space geodesy cannot discriminate between a blocked or aseismic behavior, because the instruments are located too far from the area potentially deformed by the tectonic process. Thus, it is necessary to develop new techniques to extend conventional observation networks off-shore to map the deformation in the entire area. This thesis focuses on two seafloor geodesy methods, in order to assess the seismic risk evaluation. The first is the relative acoustic ranging, with an efective deployment of the Marmara Sea area. Our early results suggest a locked state at the segment of the North Anatolian fault of İstanbul. The second area considered is the Caribbean subduction. The working scale requires localization of the observed points in a global reference frame. We study ocean processes to consider, and detail a GNSS/A (Acoustic) methodology, consisting of acoustic interrogations from a precisely GNSS positioned surface platform, for a future absolute positioning experience of Guadeloupe.

Advisors/Committee Members: Ballu, Valérie (thesis director), Wöppelmann, Guy (thesis director).

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La description actuelle des interactions fondamentales repose sur deux théories ayant le statut de modèle standard. Les interactions électromagnétiques et nucléaires sont décrites à un niveau quantique par le Modèle Standard de la physique des particules, alliant théories de jauge et brisures spontanées de symétrie par le mécanisme de Higgs. À l'opposé, l'interaction gravitationnelle est décrite par la relativité générale,basée sur une description dynamique de l'espace-temps dans un cadre classique.Bien que ces deux modèles soient vérifiés avec une grande précision dansle système solaire, ils sont affligés d’un certain nombre de problèmes théoriques et manquent de force prédictive aussi bien à l'échelle de Planck qu’à l'échelle cosmologique ;ils ne sont par conséquent plus perçus comme fondamentaux. La cosmologie, dont la phénoménologie fait apparaitre ces deux échelles extrêmes, apparaît alors comme un laboratoire privilégié pour tester les théories au delà de ces modèles standards.La première partie de cette thèse concerne l'étude des cordes cosmiques, défauts topologiques se formant lors de la brisure spontanée de théories de grande unification dans l'univers primordial.J’y montre notamment comment étudier ces défauts en prenant en compte la structure complète des théories de physique des particules dont ils sont issus, ce qui représente une avancée importante par rapport à la description courante en termes de modèles ”jouets”très simplifiés. La deuxième partie de cette thèse consiste en la construction et l'étude de différentes théories de gravité modifiée liées au modèle de Galiléon, un modèle tentant notamment d'expliquer la phénoménologie liée à l'énergie noire.

The current description of fundamental interactions is based on two theories with the status of standard models. The electromagnetic and nuclear interactions are described at a quantum level by the Standard Model of particle physics, using tools like gauge theories and spontaneous symmetry breaking by the Higgs mechanism. The gravitational interaction is described on the other hand by general relativity, based on a dynamical description of space-time at a classical level.Although these models are verified to high precision in the solar system experiments, they suffer from several theoretical weaknesses and a lack of predictive power at the Planck scale as well as at cosmological scales; they are thus not viewed anymore as fundamental theories. As its phenomenology involves both these extreme scales, cosmology is then a good laboratory to probe theories going beyond these standard models.The first part of this thesis focus on cosmic strings, topological defects forming during the spontaneous symmetry breaking of grand unified theories in the early universe. I show especially how to study these defects while taking into account the complete structure of the particles physics models leading to their formation, going beyond the standard descriptions in terms of simplified toy-models. The second part is devoted to the construction and the examination of…

Advisors/Committee Members: Peter, Patrick (thesis director).

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Cette thèse de création porte sur les nouveaux enjeux de pesanteur etde légèreté revendiqués par un certain nombre d’artistes contemporains.Nous vivons dans un monde de plus en plus pesant et pourtant les artistesexplorent des moyens de s’extraire de cette gravité pour atteindreune apesanteur théorique. Car l’apesanteur telle que nous nous la représentonsn’existe pas en terme de physique : il s’agit d’un phénomène dechute libre qui crée l’impression de flottement. J’interroge donc la notiond’(a)pesanteur, qui prend en considération cette dialectique de l’envol etde la chute, au sein de nombreuses oeuvres, principalement sculpturales. Jequestionne ma pratique de la sculpture, de l’installation et du dessin à traversle prisme de l’(a)pesanteur, qui construit un véritable rapport aumonde et à l’acte de création. J’utilise les propriétés intrinsèques du matériauafin de générer des sensations de poids ou de légèreté. J’interrogeégalement l’acte de suspendre une oeuvre dans l’espace d’exposition: lasuspension serait-elle aujourd’hui devenue le nouveau socle de la sculpture? De l’espace d’exposition à l’Espace cosmique, l’oeuvre d’art est, depuisla conquête spatiale, de plus en plus présente hors des frontières terrestres.Elle est créée dans l’Espace ou pour l’Espace : l’Espace cosmique serait-il devenu le nouveau lieu de l’art ?A travers les figures de la chute,de l’envol,du suspens,de l’imaginaire spatial,et jusqu’aux figures de l’invisible, l’(a)pesanteur tisse un véritable filrouge à travers la création contemporaine.

This creative thesis is about the new challenges of weightlessness andlightness faced by a number of contemporary artists.We are living in a increasinglyheavy world, yet artists are exploring ways to escape this gravityto reach a theoretical weightlessness. Because the way to display weightlessnessdoesn’t exist in terms of physics: it’s the phenomenon of free-fallingwhich creates this feeling of floating. So I seek to test theweight(less)ness concept, which explores this float and fall dialectic in numerousworks, mainly sculptural. I’m questioning my own practice ofsculpture, installation and drawing, through the prism of weight(less)ness,which builds an actual connection to the world and to the act of creation.I’m using the intrinsic property of the material to generate feelings ofweight or lightness. I’m also questioning the act of hanging a work in theexhibition space : nowadays, has suspension become the new pedestal of asculpture ? From the exhibition space to cosmic Space, artwork increasinglygains presence beyond earth’s boundaries, ever since the conquest ofspace. It’s created in Space and for Space : has cosmic Space become thenew place for art? Through figures of falling, of flight, of suspension, ofimaginary spaces, and even figures of invisibility, weight(less)ness builds averitable guiding light through contemporary creation.

Advisors/Committee Members: Jeune, Francois (thesis director).

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La thèse est consacrée à la recherche des catastrophes marines (tsunamis, ondes de tempête) dans les Antilles françaises, en utilisant des modèles analytiques et numériques de mécanique des fluides. L'accent est mis sur le développement de modèles de mouvement de glissements de terrain et des vagues causées par ces glissements. Le modèle le plus simple du glissement de terrain «solide block» est utilisé pour évaluer les caractéristiques des flux pyroclastiques du volcan Soufrière-Hills (Montserrat). Un modèle plus complexe de modélisation de glissement de terrain (modèle de Savage-Hutter) a été étudié analytiquement, donnant ainsi une nouvelle famille de solutions exactes décrivant le mouvement de l'écoulement par gravité non linéaire dans une vallée ou dans un canyon sous-marin. Le modèle comprend des ondes simples (Riemann waves),le cas d'un barrage qui cède (dam-break problem), des solutions auto-similaires dans la M-fonne et « chapeaux paraboliques ». Grâce à la théorie linéaire de l'eau peu profonde nous avons étudié le processus de génération de tsunamis par des glissements de terrain de volume variable, se déplaçant à une vitesse variable dans un bassin de profondeur variable. Dans le cas d'un fond marin particulier (cas sans "réflexion"), les phénomènes de résonnance ont été étudiés dans un bassin à profondeur variable. Nous avons utilisé des méthodes numériques pour la résolution non-linéaire des équations des eaux peu profondes afin d'analyser des catastrophes marines réelles (les ondes de tempête causées par le cyclone Lili en 2002, le tsunami volcanique de 2003 à Montserrat) et probables (un tsunami prés des côtes de la Martinique). Des données sur les catastrophes

The dissertation is devoted to research in the field of marine natural hazards (tsunamis, storm surges) in the French West Indies, using analytical and numerical models of fluid mechanics. Emphasis is placed on the development of models of landslide motion and generated tsunami waves. The simple "solid block" model is used to evaluate the characteristics of pyroclastic flow Soufriere Hills volcano (Montserrat). The "fluid model" of a landslide (so called Savage-Hutter model) is studied analytically; within this model a new family of exact solutions that describe the motion of nonlinear gravity flow in a valley or underwater canyon is found: nonlinear Riemann wave, dan break problem, self-similar solutions (M - wave and parabolic cap). In the framework of the linear shallow water theory the process of generation of tsunami waves by landslides of variable volume moving with variable velocity above the basin of variable depth is studied. For the specific bottom profile ("reflectionless" one) the resonant phenomena is investigated in the basin of variable depth. Numerical methods are used to analyze marine hazards: historical (storm surges, caused by Cyclone LILI in 2002; volcanic tsunami 2003 on Montserrat) and possible events (possible tsunami of the coast of Martinique). Various data on marine natural disasters are obtained during field…

Advisors/Committee Members: Zahibo, Narcisse (thesis director), Pelinovsky, Efim (thesis director), Soomere, Tarmo (thesis director).