Masse des cristaux de glace et facteurs de réflectivité radar dans les systèmes de nuages convectifs de moyenne échelle formés dans les Tropiques et la région de la mer Méditerranée

This study focuses on the variability of mass-diameter relationships (m(D)) and shape of ice hydrometeors in Mesoscale Convective Systems (MCS). It bases on data base which were recorded during four airborne measurement campaigns: (i) African monsoon’s MCS (continent; MT2010), (ii) Indian Ocean’s MCS (MT2011), (iii) Mediterranean’s MCS (costs; HyMeX), (iv) North-Australian monsoon’s MCS (costs; HAIC-HIWC). m(D) of ice hydrometeors are derived from a combined analysis of particle images from 2D-array probes and associated reflectivity factors measured with a Doppler cloud radar on the same research aircraft. Usually, m(D) is formulated as a power law (with one pre-factor and one exponent) that need to be constrained from complementary information on hydrometeors. A theoretical study of numerous hydrometeor shapes simulated in 3D and arbitrarily projected on a 2D plan allowed to constrain the exponent β of the m(D) relationship from the exponent σ of the surface-diameter S(D) relationship, which is likewise written as a power law. Since S(D) always can be determined for real data from 2D optical array probes or other particle imagers, the evolution of the m(D) exponent can be calculated. After that, the pre-factor α of m(D) is constrained from theoretical simulations of the radar reflectivity factor matching the measured reflectivity factor along the aircraft trajectory. Mean profiles of m(D) coefficients, particles size distributions and Condensed Water Content (CWC) are calculated in functions of the temperature, and are different for each type of MCS. For the four types of MCS, it is shown that the variability of m(D) coefficients is correlated with the variability of the temperature. Four types of m(D) parametrisations are calculated since the analysis of the variability of the m(D) coefficients. The significant benefit of using variable m(D) relations instead of a single m(D) relationship is demonstrated from the impact of all these m(D) relations on Z-CWC and Z-CWC-T fitted parametrisations.Cette thèse s’intéresse à la variabilité de la relation mass-diamètre (m(D)) des hydrométéores en phase glace présents dans les systèmes convectif de moyenne échelle (MCS). Elle s’appuie sur une base de données acquise pour 4 types de MCS différents durant 4 campagnes de mesure aéroportée : (i) MCS de la mousson Africaine (Continent ; MT2010), (ii) MCS de l’océan Indien (MT2011), (iii) MCS de la Méditerranée (côtes ; HyMeX), (iv) MCS de la mousson Nord-Australienne (côtes ; HAIC-HIWC). La relation m(D) est calculée à partir de l’analyse combinée des images des hydrométéores enregistrées par les sondes optiques et les facteurs de réflectivité mesurés à l’aide d’un radar Doppler embarqués sur le même avion de recherche. Il est d’usage que la relation m(D) des hydrométéores soit représentée par une loi puissance (avec un pré-facteur et un exposant), qui doit être contrainte par des informations supplémentaires sur les hydrométéores. Une étude théorique sur les formes des hydrométéores à l’aide de simulations en 3 dimensions dans lesquelles les hydrométéores sont orientés aléatoirement et projeté sur un plan, permet de contraindre l’exposant β de la relation m(D) en fonction de l’exposant σ de la relation surface-diamètre (S(D)). La relation S(D) est aussi représentée par une loi puissance, et elle peut-être calculée pour une population d’images d’hydrométéores enregistrés par les sondes optiques. La variabilité de l’exposant est finalement calculée à partir de la variabilité de l’exposant σ déduis des images des hydrométéores. Ensuite le pré-facteur α est calculé à partir de simulations des facteurs de réflectivité, de sorte que les facteurs de réflectivité simulés soient égaux aux facteurs de réflectivité mesurés par le radar nuage le long de la trajectoire de l’avion dans les MCS. Des profils moyens en fonction de la température sont calculés pour les coefficients de la relation m(D), les distributions en tailles des hydrométéores et les contenus massiques de glace dans les MCS (CWC). Les profils moyens pour les quatre types de MCS sont différents les uns des autres. Pour les quatre types de MCS, il est montré que les variations des coefficients de la relation m(D) sont corrélées avec les variations de la température. Four types de paramétrisations de la relation m(D) sont calculées depuis l’analyses des variations des coefficients de la relation m(D). Le bénéfice apporté par l’utilisation de relation m(D) non constante contrairement à l’utilisation de relation m(D) avec α et β constant, est démontré en étudiant l’impact de toutes les paramétrisations de la relation m(D) sur le calcul des relations Z-CWC et Z-CWC-T

Analyses of extreme swell events on La Réunion Island from microseismic noise

International audienceOcean wave activity excites seismic waves that propagate through the solid earth, known as microseisms, which, once recorded on oceanic islands, can be used to analyze the swell. Here, we analyze the microseismic noise recorded in different period ranges by the permanent seismic station RER on La Réunion Island and by a temporary network of ten broad-band seismic stations deployed on the island to analyze extreme swell events. We perform a comparative analysis of cyclonic and austral swell events by analyzing the primary (PM, ∼ 10 to 20 s period) and secondary (SM, ∼ 3 to 10 s) microseisms, but also the long period secondary microseisms (LPSM, ∼ 7 to 10 s), which may result from the interaction between incident ocean waves and the reflected waves off the coast. We compare the microseismic observations with buoy data when available and with predictions from numerical ocean wave models. We show that each cyclone is characterized by its own individual signature in the SM, which depends on its distance and intensity, but also on its dynamics and trajectory. Thus, the SM contains relevant information for cyclone detection and monitoring. Analyzing the PM and the LPSM, and comparing it to direct buoy observations and/or swell numerical models allows characterizing the local impact of the swell with the island in terms of amplitude, period, and sometimes, direction of propagation, making possible to use a seismic station as an ocean wave gauge. The microseisms, which link the atmosphere, the ocean and the solid Earth, can thus provide valuable observations on extreme swells, in addition to oceanic and meteorological data

Analytical and practical analysis of frictional-kinetic model for dense and dilute gas-solid flows

In granular flows, when the solid volume fraction is large, the dynamic behaviour of particles becomes controlled by frictional effects. Theoretically these effects can not be taken into account in an Eulerian approach, based on the kinetic theory of granular flows, because the inter-particle contact times are long. However, in the literature several empirical models have been proposed which introduce a frictional pressure and viscosity. In the paper, these models are first compared on a simple case of sheared dense granular flows in order to analyze the individual behavior of each model. Second, the models have been implemented in an Eulerian solver and numerical simulations have been performed of an experiment of bin discharge. The results show that for large diameter, the solid mass flow rate is well predicted, while it is systematically underestimated when the ratio between the injector diameter and the diameter of particles is small

Tide-induced microseismicity in the Mertz glacier grounding area, East Antarctica

International audienceThe deployment of a seismic network along the Adélie and George V coasts in East Antarctica during the period 2009–2012 provides the opportunity to monitor cryoseismic activity and to obtain new insights on the relationship between tidal cycles and coastal glacier dynamics. Here we focus on records from a seismometer located on a rocky outcrop in the vicinity of the grounding line of the 35 km broad Mertz glacier, a major outflow of this region. We detect numerous icequakes (50,000 events within 10 months and up to 100 events/h) and demonstrate their clear tidal modulation. We suggest that they result from ice friction and fracturing around the rocky peak and from the glacier flexure in response to the falling and rising tides at its grounding area. We propose that such icequake monitoring could be used as a climate proxy since grounding lines are subject to migrate with sea level changes

Calibration of the mixing-length theory for convective white dwarf envelopes

A calibration of the mixing-length parameter in the local mixing-length theory (MLT) is presented for the lower part of the convection zone in pure-hydrogen-atmosphere white dwarfs. The parameterization is performed from a comparison of three-dimensional (3D) CO5BOLD simulations with a grid of one-dimensional (1D) envelopes with a varying mixing-length parameter. In many instances, the 3D simulations are restricted to the upper part of the convection zone. The hydrodynamical calculations suggest, in those cases, that the entropy of the upflows does not change significantly from the bottom of the convection zone to regions immediately below the photosphere. We rely on this asymptotic entropy value, characteristic of the deep and adiabatically stratified layers, to calibrate 1D envelopes. The calibration encompasses the convective hydrogen-line (DA) white dwarfs in the effective temperature range 6000 ≤ T eff (K) ≤15, 000 and the surface gravity range 7.0 ≤ log g ≤ 9.0. It is established that the local MLT is unable to reproduce simultaneously the thermodynamical, flux, and dynamical properties of the 3D simulations. We therefore propose three different parameterizations for these quantities. The resulting calibration can be applied to structure and envelope calculations, in particular for pulsation, chemical diffusion, and convective mixing studies. On the other hand, convection has no effect on the white dwarf cooling rates until there is a convective coupling with the degenerate core below T eff ~ 5000 K. In this regime, the 1D structures are insensitive to the MLT parameterization and converge to the mean 3D results, hence they remain fully appropriate for age determinations

Artificial insemination in felids

Artificial insemination in the domestic cat and in wild felids has several indications. In the cat, it may replace natural reproduction when matings are unsuccessful or difficult, and it may help to perform geographical exchanges of semen and therefore enhance genetic improvement. In wild felids, it plays a complementary role inside conservation programs. However, its use is complex. First, oestrus and ovulation have to be induced. This is most often obtained using gonadotrophins, which unfortunately may induce undesirable effects, like ovarian hyperstimulation. In males, the semen is generally collected by electro-ejaculation. It may be frozen. However, teratospermia, which is the production of numerous spermatozoa showing morphological abnormalities, is a specific problem affecting felids. Intrauterine inseminations give better results. For a long period, laparoscopy was recommended in felids to perform intrauterine inseminations. Recently, new techniques consisting of catheterizing the cervix through a vaginal access have been developed in the cat as in some wild felids species. Altogether, the rate of success of artificial insemination in felids remains moderate.L'insémination artificielle chez le chat domestique et les félidés sauvages répond à plusieurs indications. Chez le chat, elle peut notamment permettre d'aider la reproduction lorsque l'accouplement ne se produit pas ou difficilement et de favoriser les échanges géographiques de semence et donc un brassage et une meilleure sélection génétiques. Chez les félins sauvages, elle joue un rôle complémentaire au sein des programmes de conservation. Son utilisation est cependant complexe. L'oestrus et l'ovulation sont le plus souvent induits par l'emploi de gonadotropines qui possèdent cependant des effets indésirables, notamment un risque d'hyperstimulation ovarienne. La semence des mâles est généralement récoltée par électro-éjaculation. Elle peut être congelée. Néanmoins, un problème spécifique aux félins tient à la tératospermie, c'est-à-dire la production de nombreux spermatozoïdes porteurs d'anomalies morphologiques. L'insémination artificielle donne de meilleurs résultats lorsque la semence est déposée par voie intra-utérine. Pendant longtemps, la laparoscopie a été la technique de référence, mais récemment, des techniques de cathétérisme du col utérin par voie vaginale ont été mises au point, aussi bien chez le chat que chez certains félidés sauvages. Les résultats de l'insémination artificielle chez les félidés restent moyens (souvent moins de 50 % de gestations obtenues)

Caractérisation expérimentale de la dispersion d'un pseudo-polluant d'usinage

Dans le cadre du développement d'une méthode numérique de conception des captages de polluants sur machines d'usinage, un banc d'essai recréant une situation similaire à une opération de meulage est utilisé. Le jet de polluant particulaire obtenu est caractérisé par la vélocimétrie par suivi de particules (PTV) afin d'obtenir des données d'entrée et de validation pour les simulations numériques. Ensuite, le traçage gazeux par SF6 est utilisé pour mesurer la concentration des plus fines particules. Nous présentons ici ces résultats expérimentaux, ainsi que le banc d'essai réalisé

USE OF SUB-CUTANEOUS IMPLANTS CONTAINING GNRH AGONISTS FOR THE CONTROL OF REPRODUCTION IN DOMESTIC CARNIVORES

The recent commercialisation in Europe of sub-cutaneous implants containing an agonist of the hypothalamic hormone GnRH, called deslorelin, has been done in the purpose of offering a chemical alternative to surgical castration in the adult male dog. The efficacy of these implants in this indication is real. They have an action on the endocrine function ( spectacular diminution of testosteronemia), on the exocrine function (alteration of sperm quality and infertility) and on the clinical evolution ( diminution of the size of the testis). The availability of these implants also gave rise to numerous other indications in the canine and feline species. Many recent publications, or even unpublished studies still going on, seem to show an interest in the improvement of unpleasant behavior potentially linked with testosterone in the male, but also to prevent fertility in the adult male cat and to prevent oestrus in the bitch or in the queen. Implantation of pre-pubertal animals to postpone puberty seems successful. In the adult bitch, induction of a fertile oestrus post-implantation is even possible, which bears a zootechnical interest. However, secondary effects, duration of action and further fertility after implantation are not well known at the moment and need to be further studiedLa mise récente sur le marché européen d’implants sous-cutanés contenant un agoniste de l’hormone hypothalamique GnRH, la desloréline, offre une alternative chimique à la castration chirurgicale du chien mâle adulte. Ces implants agissent sur la fonction endocrine (effondrement de la testostéronémie), sur la fonction exocrine (altération de la qualité du sperme et infertilité) et permettent un suivi de l’évolution clinique (diminution de la taille des testicules). Leur disponibilité a également ouvert la voie à de multiples autres indications dans les espèces canines et félines. Ils présenteraient un intérêt pour améliorer certains comportements gênants du mâle, potentiellement liés à la testostérone, pour bloquer la fertilité du chat mâle et éviter l’apparition de l’oestrus chez la chienne ou la chatte. L’implantation d’animaux pré-pubères dans le but de retarder la puberté semble efficace. Chez la chienne adulte, l’induction d’un oestrus induit post-implantation est même possible, ce qui présente un intérêt zootechnique. Toutefois, les effets secondaires potentiels, la durée d’action et la reprise de la fertilité après implantation ne sont pas encore bien connus et doivent être davantage étudié

Eulerian modelling of the powder discharge of a silo: Attempting to shed some light on the origin of jet expansion

Powder discharging from a silo provokes an emission of dust. To understand and prevent this source of danger,3D simulations of a silo dischargewere performed using an Euler-Euler approach. The impact of the coupling between the flow inside the silo and the granular jet in free-fall is analyzed. Results show that the solid mass flow rate is correctly predicted and that gas back-flowing at the hopper exhaust appears responsible for the formation of a fluctuating and radially expanding jet. However, the radial expansion of the free-falling jet is underestimated. Stochastic fluctuations of the particles velocity at the hopper exhaust are introduced to evaluate their effect on the downstream development of the free-falling jet. These fluctuations are found capable of generating a development of the jet similar to that observed experimentally. This suggests that the granular flow conditions at the hopper exhaust are responsible for the further dispersion of powder