Étude du décollement lagrangien dans les écoulements bidimensionnels instationnaires

RÉSUMÉ On s’intéresse dans cette étude à la prédiction du décollement dans les écoulements. De nombreux travaux sur la détection du décollement ont été effectués depuis les travaux pionniers de Prandtl en 1904, mais jamais une définition universelle du point de décollement ou du profil de décollement, qui puisse s’appliquer à des écoulements de toute sorte, à dépendance temporelle quelconque, ou encore en régime turbulent, n’a été donnée. Ce mémoire présente les limites des critères de détection du décollement connus jusqu’ici par leur application à un écoulement obtenu par simulation numérique directe. Pour palier à ces limites, on applique un récent critère de détection du décollement basé sur le champ de courbure de lignes matérielles initialement placées parallèlement à la paroi où le décollement a lieu et proche de celle-ci puis advectées sur un temps généralement petit. Ce critère est objectif, c’est-à-dire indépendant du référentiel d’observation. Les validations de ce récent critère de détection d’une empreinte du décollement, centre du pic formé par les lignes de particules au contact de la paroi, ont été réalisées sur des écoulements variés obtenus par simulation numérique directe. La simulation numérique directe a pour avantage de donner des résultats exacts sur le comportement de fluides, sans utiliser de modèles pour caractériser la turbulence. Une limite instantanée exacte du récent critère étudié lui permet de détrôner l’ensemble des définitions du décollement données jusqu’ici, permettant de détecter la formation d’un pic de particules à la paroi dans des écoulements à dépendance temporelle quelconque, avec de plus une possible détection de phénomènes de décollement hors paroi. On confirme donc que ce critère est universel.----------ABSTRACT In this work will be studied the phenomenon of separation along solid boundaries in fluid flows. Since Prandtl’s study on flow separation along a no-slip boundary in 1904, many authors have given various definitions of the separation point and a separation profile. All those theories often give different results and most of them are limited to a few kinds of flows. Thus, a universal definition of separation has never been given. Using numerical results obtained from an open source Direct Numerical Simulation code, we show the limits of some of these known criteria concerning separation. One of the main goal of this study is to validate a recent criterion on detection of material spike formation along a no-slip boundary where a separation takes place, based on the curvature field of material lines, by applying it to those same flows. Using Direct Numerical Simulation allows us to obtain complex flows with arbitrary time dependence, without experimental complication. The recent theory on detection of material spike in flow separation is shown to be applicable to all kinds of flows, from steady cases to more complex time dependence. The results given are different from all known criteria, but universal. The validations made show the efficiency of material spike detection for steady, unsteady, fixed or moving separation, and even give a perception of off-wall separation, for very short integration times, with an exact instantaneous limit

Etude des compromis et synergies entre services écosystémiques et biodiversité : Une approche multidimensionnelle de leurs interactions dans le socioécosystème des Alpes Française

In the context of global climate change and local land use changes, the future of the French Alps cultural landscapes, shaped through long-lasting and mutual interactions between human and their environment, appears uncertain. Simultaneously, the ecosystems constituting alpine landscapes host a rich biodiversity and provide the many natural resources and ecological functions that benefit to human societies. These resources and functions are conceptualised as “ecosystem services” and currently attract an increasing attention for the management and the conservation of environmental resources, along with biodiversity. Identifying the variables linked to their maintenance, in ecological, socio-cultural and political terms, is a necessary step of their sustainable management, and yet is still under-explored. My PhD project aimed at increasing the understanding of positive (synergies) and negative (trade-offs) interactions among ecosystem services and biodiversity through a multi-dimensional approach of the French Alps social-ecological system. - In Chapter I, I present a quantitative and spatially explicit biophysical assessment of ecosystem multifunctionality. After a modelling step, we explored spatial patterns of trade-offs and synergies among ecosystem services and biodiversity using a series of statistical analyses of increasing complexity. Results were structured to provide insights for sound environmental governance at multiple scales. We identified various bundles of ecosystem services representative of the different conditions across the French Alps massif in terms of biogeography, management and landscape heterogeneity. - This approach is complemented in Chapter II by a qualitative representation of influence relationships among ecosystem services and biodiversity that also accounts for additional ecological and social variables. We explicitly considered the multiple dimensions encompassed by the ecosystem service concept (their ‘facets') and proposed an innovative conceptual framework to represent their influence networks. This framework was applied to analyse a consultative process that we carried out with stakeholders of regional expertise. This analysis highlighted their general perception of important influence relationships in the alpine social ecological system. - In order to better understand social regulations linked to environmental governance, we test in Chapter III a methodology for assessing the environmental effectiveness of policy instruments. We concentrated on a restricted set of instruments regulating the interactions between biodiversity, agriculture and outdoor tourism. The consideration of multiple indicators assessing the performance and the fit with the socio-cultural and governance setting highlighted the complex articulation of instruments within the broader policy mix. Results were synthesised in a policy brief targeting regional decision-makers. - Chapter IV is conceived as my personal exploration of the conceptual and ethical issues linked to research on ecosystem services. Following some general thinking on the relations between environmental sciences and society, I conducted a personal reflexive assessment of the research projects I contributed to. To conclude, I propose a synthetic vision of the alpine social-ecological system and discuss the major issues revealed throughout the analyses.Dans un contexte de changement climatique global et d'évolution locale de l'usage des terres, le devenir des paysages culturels des Alpes françaises, façonnés au cours des siècles par les interactions mutuelles entre sociétés et environnement, apparaît incertain. Dans le même temps, les écosystèmes qui les constituent abritent une biodiversité riche et sont à l'origine de nombreuses ressources naturelles et fonctions écologiques dont bénéficient les populations humaines. Ces ressources et fonctions sont conceptualisées sous le terme de « services écosystémiques » et font aujourd'hui l'objet d'une attention accrue dans la gestion et la protection des ressources environnementales, au même titre que la biodiversité. L'identification des facteurs liés à leur maintien, en termes écologiques, socio-culturels et politiques, est une étape nécessaire à leur gestion durable, bien qu'encore insuffisamment explorée. Mon projet de thèse visait à accroître la compréhension des interactions positives (synergies) et négatives (antagonismes) entre services écosystémiques et biodiversité via une approche multidimensionnelle du socio-écosystème des Alpes françaises. - Le Chapitre I propose une approche biophysique quantitative et spatialisée de la multifonctionnalité des écosystèmes. Suite à une étape de modélisation, les patrons spatiaux de synergie et d'antagonisme entre services et biodiversité ont été explorés statistiquement et reliés à des enjeux de gouvernance actuels à différentes échelles. Ce travail a permis d'identifier les bouquets de services écosystémiques représentatifs des différentes conditions biogéographiques, de gestion et de d'hétérogénéité du paysage représentées dans le massif. - Cette approche est complétée dans le Chapitre II par une représentation qualitative des relations d'influence entre services écosystémiques et biodiversité, ainsi que de leurs liens avec d'autres variables écologiques et sociales. Nous avons considéré explicitement les dimensions multiples englobées par le concept de service écosystémique (leurs ‘facettes') et proposons un cadre conceptuel pour en cartographier les réseaux d'influence. Ce cadre a servi de base à l'analyse d'un processus consultatif que nous avons mené auprès d'acteurs du territoire. Les analyses ont mis en lumière leur perception globale des relations d'influence importantes au sein du socio-écosystème. - Afin de mieux comprendre les régulations sociales appliquées à la gestion environnementale, nous testons dans le Chapitre III une méthodologie d'analyse de l'efficacité environnementale d'instruments de gouvernance. Notre analyse a privilégié un nombre restreint d'instruments qui encadrent actuellement les interactions entre agriculture, tourisme et biodiversité. L'utilisation d'un ensemble d'indicateurs de performance et d'adéquation avec le cadre socio-culturel et de gouvernance a souligné l'articulation complexe des instruments entre eux et a abouti à la production d'une synthèse pour les décideurs (‘policy brief'). - Le Chapitre IV explore enfin certains enjeux conceptuels et éthiques de la recherche dans le domaine des services écosystémiques. Après une réflexion générale sur les relations entre science et société, je propose une évaluation réflexive et personnelle des projets de recherche auxquels j'ai contribué. Pour conclure, je propose une vision transversale du socio-écosystème alpin mettant en lumière les enjeux majeurs identifiés par les différentes analyses

Etude des compromis et synergies entre services écosystémiques et biodiversité : Une approche multidimensionnelle de leurs interactions dans le socioécosystème des Alpes Française

In the context of global climate change and local land use changes, the future of the French Alps cultural landscapes, shaped through long-lasting and mutual interactions between human and their environment, appears uncertain. Simultaneously, the ecosystems constituting alpine landscapes host a rich biodiversity and provide the many natural resources and ecological functions that benefit to human societies. These resources and functions are conceptualised as “ecosystem services” and currently attract an increasing attention for the management and the conservation of environmental resources, along with biodiversity. Identifying the variables linked to their maintenance, in ecological, socio-cultural and political terms, is a necessary step of their sustainable management, and yet is still under-explored. My PhD project aimed at increasing the understanding of positive (synergies) and negative (trade-offs) interactions among ecosystem services and biodiversity through a multi-dimensional approach of the French Alps social-ecological system. - In Chapter I, I present a quantitative and spatially explicit biophysical assessment of ecosystem multifunctionality. After a modelling step, we explored spatial patterns of trade-offs and synergies among ecosystem services and biodiversity using a series of statistical analyses of increasing complexity. Results were structured to provide insights for sound environmental governance at multiple scales. We identified various bundles of ecosystem services representative of the different conditions across the French Alps massif in terms of biogeography, management and landscape heterogeneity. - This approach is complemented in Chapter II by a qualitative representation of influence relationships among ecosystem services and biodiversity that also accounts for additional ecological and social variables. We explicitly considered the multiple dimensions encompassed by the ecosystem service concept (their ‘facets') and proposed an innovative conceptual framework to represent their influence networks. This framework was applied to analyse a consultative process that we carried out with stakeholders of regional expertise. This analysis highlighted their general perception of important influence relationships in the alpine social ecological system. - In order to better understand social regulations linked to environmental governance, we test in Chapter III a methodology for assessing the environmental effectiveness of policy instruments. We concentrated on a restricted set of instruments regulating the interactions between biodiversity, agriculture and outdoor tourism. The consideration of multiple indicators assessing the performance and the fit with the socio-cultural and governance setting highlighted the complex articulation of instruments within the broader policy mix. Results were synthesised in a policy brief targeting regional decision-makers. - Chapter IV is conceived as my personal exploration of the conceptual and ethical issues linked to research on ecosystem services. Following some general thinking on the relations between environmental sciences and society, I conducted a personal reflexive assessment of the research projects I contributed to. To conclude, I propose a synthetic vision of the alpine social-ecological system and discuss the major issues revealed throughout the analyses.Dans un contexte de changement climatique global et d'évolution locale de l'usage des terres, le devenir des paysages culturels des Alpes françaises, façonnés au cours des siècles par les interactions mutuelles entre sociétés et environnement, apparaît incertain. Dans le même temps, les écosystèmes qui les constituent abritent une biodiversité riche et sont à l'origine de nombreuses ressources naturelles et fonctions écologiques dont bénéficient les populations humaines. Ces ressources et fonctions sont conceptualisées sous le terme de « services écosystémiques » et font aujourd'hui l'objet d'une attention accrue dans la gestion et la protection des ressources environnementales, au même titre que la biodiversité. L'identification des facteurs liés à leur maintien, en termes écologiques, socio-culturels et politiques, est une étape nécessaire à leur gestion durable, bien qu'encore insuffisamment explorée. Mon projet de thèse visait à accroître la compréhension des interactions positives (synergies) et négatives (antagonismes) entre services écosystémiques et biodiversité via une approche multidimensionnelle du socio-écosystème des Alpes françaises. - Le Chapitre I propose une approche biophysique quantitative et spatialisée de la multifonctionnalité des écosystèmes. Suite à une étape de modélisation, les patrons spatiaux de synergie et d'antagonisme entre services et biodiversité ont été explorés statistiquement et reliés à des enjeux de gouvernance actuels à différentes échelles. Ce travail a permis d'identifier les bouquets de services écosystémiques représentatifs des différentes conditions biogéographiques, de gestion et de d'hétérogénéité du paysage représentées dans le massif. - Cette approche est complétée dans le Chapitre II par une représentation qualitative des relations d'influence entre services écosystémiques et biodiversité, ainsi que de leurs liens avec d'autres variables écologiques et sociales. Nous avons considéré explicitement les dimensions multiples englobées par le concept de service écosystémique (leurs ‘facettes') et proposons un cadre conceptuel pour en cartographier les réseaux d'influence. Ce cadre a servi de base à l'analyse d'un processus consultatif que nous avons mené auprès d'acteurs du territoire. Les analyses ont mis en lumière leur perception globale des relations d'influence importantes au sein du socio-écosystème. - Afin de mieux comprendre les régulations sociales appliquées à la gestion environnementale, nous testons dans le Chapitre III une méthodologie d'analyse de l'efficacité environnementale d'instruments de gouvernance. Notre analyse a privilégié un nombre restreint d'instruments qui encadrent actuellement les interactions entre agriculture, tourisme et biodiversité. L'utilisation d'un ensemble d'indicateurs de performance et d'adéquation avec le cadre socio-culturel et de gouvernance a souligné l'articulation complexe des instruments entre eux et a abouti à la production d'une synthèse pour les décideurs (‘policy brief'). - Le Chapitre IV explore enfin certains enjeux conceptuels et éthiques de la recherche dans le domaine des services écosystémiques. Après une réflexion générale sur les relations entre science et société, je propose une évaluation réflexive et personnelle des projets de recherche auxquels j'ai contribué. Pour conclure, je propose une vision transversale du socio-écosystème alpin mettant en lumière les enjeux majeurs identifiés par les différentes analyses

How can integrated valuation of ecosystem services help understanding and steering agroecological transitions?

Agroecology has been proposed as a promising concept to foster the resilience and sustainability of agroecosystems and rural territories. Agroecological practices are based on optimizing ecosystem services (ES) at the landscape, farm, and parcel scales. Recent progress in research on designing agroecological transitions highlights the necessity for coconstructed processes that draw on various sources of knowledge based on shared concepts. But despite the sense of urgency linked to agroecological transitions, feedbacks from real-world implementation remain patchy. The ability of integrated and participatory ES assessments to support this transition remains largely underexplored, although their potential to enhance learning processes and to build a shared territorial perspective is widely recognized. The overarching question that will be asked in this paper is thus: what is the potential of the ES framework to support the understanding and steering of agroecological transitions? We argue that conducting collaborative and integrated assessments of ES bundles can (i) increase our understanding of the ecological and social drivers that support a transition toward agroecological systems, and (ii) help design agroecological systems based on ES delivery and effectively accompany transition management based on shared knowledge, codesigned future objectives, and actual on-the-ground implementation. In this paper, we discuss this question and propose a four-step integrated ES assessment framework specifically targeted at understanding and steering agricultural transitions that is generic enough to be applied in different contexts

Assessing bundles of ecosystem services from regional to landscape scale: Insights from the French Alps

Copyright © 2015 The Authors. Journal of Applied Ecology © 2015 British Ecological SocietyAssessments of ecosystem services (ES) and biodiversity (hereafter ecological parameters) provide a comprehensive view of the links between landscapes, ecosystem functioning and human well-being. The investigation of consistent associations between ecological parameters, called bundles, and of their links to landscape composition and structure is essential to inform management and policy, yet it is still in its infancy. We mapped over the French Alps an unprecedented array of 18 ecological parameters (16 ES and two biodiversity parameters) and explored their co-occurrence patterns underpinning the supply of multiple ecosystem services in landscapes. We followed a three-step analytical framework to i) detect the ES and biodiversity associations relevant at regional scale, ii) identify the clusters supplying consistent bundles of ES at subregional scale and iii) explore the links between landscape heterogeneity and ecological parameter associations at landscape scale. We used successive correlation coefficients, overlap values and self-organizing maps to characterize ecological bundles specific to given land cover types and geographical areas of varying biophysical characteristics and human uses at nested scales from regional to local. The joint analysis of land cover richness and ES gamma diversity demonstrated that local landscape heterogeneity alone did not imply compatibility across multiple ecosystem services, as some homogeneous landscape could supply multiple ecosystem services. Synthesis and applications. Bundles of ecosystem services and biodiversity parameters are shaped by the joint effects of biophysical characteristics and of human history. Due to spatial congruence and to underlying functional interdependencies, ecological parameters should be managed as bundles even when management targets specific objectives. Moreover, depending on the abiotic context, the supply of multiple ecosystem services can arise either from deliberate management in homogeneous landscapes or from spatial heterogeneity.ERAnet BiodivERsA project CONNECTFrench Agence Nationale pour la RechercheEU project VOLANT

Etravirine with 2 NRTIs: an effective switch option for ARV simplification and side effect management

Etravirine (ETV) has been approved for use in treatment-experienced patients based on results of the Duet clinical trials [1]. Less experience exists with ETV in earlier stages of treatment. ETV has a favorable genetic barrier, lipid profile, and little associated CNS toxicity. These characteristics make ETV attractive as a switch strategy for simplification and/or management of side effects. A retrospective chart review was conducted at a large urban HIV clinic in Toronto. All patients who were switched to ETV plus 2 nucleosides and whose viral load (VL) was <200 copies/ml at the time of switch were included. Maintenance of viral suppression, CD4 and lipid changes at 24 weeks and reason for switch to ETV are reported. Seventy-three patients (67 male) were identified. Mean age was 46±10 and mean duration of HIV infection was 11.7±7.4 years. Switches were from efavirenz=29, atazanavir=23, lopinavir=16, other=5. Duration of prior regimen was long; median 195 weeks. CNS and GI intolerance were the most common reasons for switches. At the time of analysis, 63 patients had reached week 24. Three patients had discontinued ETV prior to week 24, 3 LTF/U, 4 had <24 weeks follow-up. 92% (67/73) maintained VL suppression (ITT); failures were 6 patients who stopped/lost-to-follow-up prior to week 24. On treatment, CD4 increased and lipid decreased changes as seen below. All patients who switched due to CNS side effects had subjective improvement.Switch to ETV plus 2 nucleosides maintained viral suppression, improved lipid profiles and improved side effect profile in this selected group of patients. 48 week f/u will be presented

Assumptions in ecosystem service assessments: Increasing transparency for conservation

Conservation efforts are increasingly supported by ecosystem service assessments. These assessments depend on complex multi-disciplinary methods, and rely on a number of assumptions which reduce complexity. If assumptions are ambiguous or inadequate, misconceptions and misinterpretations may arise when interpreting results of assessments. An interdisciplinary understanding of assumptions in ecosystem service science is needed to provide consistent conservation recommendations. Here, we synthesise and elaborate on 12 prevalent types of assumptions in ecosystem service assessments. These comprise conceptual and ethical foundations of the ecosystem service concept, assumptions on data collection, indication, mapping, and modelling, on socio-economic valuation and value aggregation, as well as about using assessment results for decision-making. We recommend future assessments to increase transparency about assumptions, and to test and validate them and their potential consequences on assessment reliability. This will support the taking up of assessment results in conservation science, policy and practice.Helmholtz-Gemeinschaft (DE)BiodiversaBundesministerium für Bildung und Forschung http://dx.doi.org/10.13039/501100002347Peer Reviewe

Unpacking ecosystem service bundles: towards predictive mapping of synergies and trade-offs between ecosystem services

Multiple ecosystem services (ES) can respond similarly to social and ecological factors to form bundles. Identifying key social-ecological variables and understanding how they co-vary to produce these consistent sets of ES may ultimately allow the prediction and modelling of ES bundles, and thus, help us understand critical synergies and trade-offs across landscapes. Such an understanding is essential for informing better management of multi-functional landscapes and minimising costly trade-offs. However, the relative importance of different social and biophysical drivers of ES bundles in different types of social-ecological systems remains unclear. As such, a bottom-up understanding of the determinants of ES bundles is a critical research gap in ES and sustainability science. Here, we evaluate the current methods used in ES bundle science and synthesize these into four steps that capture the plurality of methods used to examine predictors of ES bundles. We then apply these four steps to a cross-study comparison (North and South French Alps) of relationships between social-ecological variables and ES bundles, as it is widely advocated that cross-study comparisons are necessary for achieving a general understanding of predictors of ES associations. We use the results of this case study to assess the strengths and limitations of current approaches for understanding distributions of ES bundles. We conclude that inconsistency of spatial scale remains the primary barrier for understanding and predicting ES bundles. We suggest a hypothesis-driven approach is required to predict relationships between ES, and we outline the research required for such an understanding to emerge