Méthode de désagrégation statistico-dynamique adaptée aux forçages atmosphériques pour la modélisation de l'océan atlantique : développement, validation et application au climat présent

L'océan joue un rôle majeur dans la régulation du climat terrestre et sa bonne représentation par les modèles de climat est essentielle pour une bonne estimation de l'état moyen et de la variabilité du système climatique. Les modèles de climat présentent cependant des biais dans leur représentation de l'océan, dus en partie à une résolution spatiale trop basse ainsi qu'à une mauvaise estimation des variables atmosphériques à l'interface air-mer. Cette thèse se propose de mettre en œuvre une méthode dite de désagrégation statistico-dynamique, afin de permettre une meilleure estimation de l'état moyen et de la variabilité océaniques sur l'océan Atlantique par la réduction des biais systématiques des modèles de climat. La méthode consiste dans un premier temps à reconstruire les variables atmosphériques de surface par relation statistique avec la dynamique atmosphérique de grande échelle estimée en termes de régimes de temps. Le jeu de forçage ainsi reconstruit est ensuite utilisé pour forcer un modèle d'océan plus haute résolution que celle classiquement utilisée dans les modèles de climat. Une fois cette méthode construite et validée à partir des données observées sur la deuxième moitié du 20ème siècle, elle est ensuite appliquée à la dynamique atmosphérique de grande échelle de la simulation historique du modèle de climat CNRM-CM3. L'analyse du jeu de forçage reconstruit et de la simulation océanique associée permet de mettre en avant les performances de la méthode qui, malgré quelques faiblesses, mène à bien son rôle de correcteur de biais du modèle de climat CNRM-CM3.Ocean plays a main role in climate regulation. Its good representation by climate models is necessary to have a correct estimation of mean state and variability of the climate system. However, some biases are present in the representation of the ocean by climate models. This is partly due to their too low horizontal resolution and a poor representation of the atmospheric variables at the ocean surface. In this thesis, a statistico-dynamical downscaling method is carried out. The objective is to obtain a better estimation of oceanic mean state and variability over the Atlantic basin, by reducing the systematic biases of climate models. First, the method consists in reconstructing the surface atmospheric variables by statistical relationship with the large scale atmospheric dynamic, estimated by weather regimes. The resulting forcing set is used afterward to force an oceanic model at a higher resolution than the classical resolution used for the ocean in climate models. Once this method built and validated with the observations over the second half 20th century, it is applied to the large scale atmospheric dynamic from the historical simulation of the CNRM-CM3 climate model. The analysis of the reconstructed forcing and its associated oceanic simulation emphasizes the efficiency of the method. In spite of some weaknesses, the method fully accomplishes its role in correcting climate models biases

Huez – Brandes-en-Oisans

La programmation 2012-2014 était centrée sur le secteur B 121, partie du quartier industriel occidental de l’agglomération de Brandes-en-Oisans. Dans ce complexe, se déroulait le processus d’enrichissement du minerai autour de la source Font-Morelle et de la canalisation C1. L’étude du fonctionnement de cette chaîne opératoire est inscrite à Brandes dans les problématiques centrées sur « L’eau et ses usages dans une grande entreprise minière médiévale » et développées depuis 1994. Ce thème a ..

Keys to successful implementation of a French national quality indicator in health care organizations: a qualitative study

International audienceBackground: Several countries have launched public reporting systems based on quality indicators (QIs) to increase transparency and improve quality in health care organizations (HCOs). However, a prerequisite to quality improvement is successful local QI implementation. The aim of this study was to explore the pathway through which a mandatory QI of the French national public reporting system, namely the quality of the anesthesia file (QAF), was put into practice

A kriging-based analysis of cloud liquid water content using CloudSat data

Spatiotemporal statistical learning has received increased attention in the past decade, due to spatially and temporally indexed data proliferation, especially data collected from satellite remote sensing. In the meantime, observational studies of clouds are recognized as an important step toward improving cloud representation in weather and climate models. Since 2006, the satellite CloudSat of NASA is carrying a 94 GHz cloud-profiling radar and is able to retrieve, from radar reflectivity, microphysical parameter distribution such as water or ice content. The collected data are piled up with the successive satellite orbits of nearly 2 h, leading to a large compressed database of 2 Tb (http://cloudsat.atmos.colostate.edu/, last access: 8 June 2022). These observations offer the opportunity to extend the cloud microphysical properties beyond the actual measurement locations using an interpolation and prediction algorithm. To do so, we introduce a statistical estimator based on the spatiotemporal covariance and mean of the observations known as kriging. An adequate parametric model for the covariance and the mean is chosen from an exploratory data analysis. Beforehand, it is necessary to estimate the parameters of this spatiotemporal model; this is performed in a Bayesian setting. The approach is then applied to a subset of the CloudSat dataset

Pyroséquençage pour le développement d'EST et de SNP aviaires

Le but du programme est de combler les déficits en marqueurs observés pour trois espèces aviaires : la caille, le canard et la poule. La stratégie choisie est l'obtention, à partir de plusieurs individus de lignées d'intérêt, de SNP (Single Nucleotide Polymorphism, polymorphisme d'un nucléotide) par une nouvelle technologie de séquençage à haut débit (séquenceur 454 GS-FLX, Roche). Nous séquençons des représentations réduites du génome, en sélectionnant d'une part des fragments de restriction d'ADN génomique - les mêmes chez tous les individus - et d'autre part les transcrits qui représentent globalement la partie du génome correspondant aux gènes exprimés. Ces expérimentations sont réalisées à partir d'échantillons d'ADN ou d'ARN issus d'individus de lignées à l'origine de croisements existants, pour chacune des trois espèces. Les données générées par plusieurs "runs" de séquence seront traitées in silico : contigage à haut débit, recherche de SNP, comparaison avec les banques de séquences connues...En plus de l'intérêt que représente la production d'un très grand nombre de SNP nouveaux, cette technologie devrait permettre de mieux séquencer les régions riches en (G+C) correspondant aux plus petits des microchromosomes pour lesquels il n'y a pas de séquence chez la poule. La comparaison des séquences des transcrits obtenues chez la caille et le canard avec la séquence du génome de la poule permettra d'établir une "cartographie virtuelle" des SNP obtenus, grâce à la grande conservation de synténie existant entre ces trois espèces

A global water resources ensemble of hydrological models: The eartH2Observe Tier-1 dataset

The dataset presented here consists of an ensemble of 10 global hydrological and land surface models for the period 1979–2012 using a reanalysis-based meteorological forcing dataset (0.5° resolution). The current dataset serves as a state of the art in current global hydrological modelling and as a benchmark for further improvements in the coming years. A signal-to-noise ratio analysis revealed low inter-model agreement over (i) snow-dominated regions and (ii) tropical rainforest and monsoon areas. The large uncertainty of precipitation in the tropics is not reflected in the ensemble runoff. Verification of the results against benchmark datasets for evapotranspiration, snow cover, snow water equivalent, soil moisture anomaly and total water storage anomaly using the tools from The International Land Model Benchmarking Project (ILAMB) showed overall useful model performance, while the ensemble mean generally outperformed the single model estimates. The results also show that there is currently no single best model for all variables and that model performance is spatially variable. In our unconstrained model runs the ensemble mean of total runoff into the ocean was 46 268 km3 yr−1 (334 kg m−2 yr−1), while the ensemble mean of total evaporation was 537 kg m−2 yr−1.This research received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement no. 603608, “Global Earth Observation for integrated water resource assessment”: eartH2Observ

A global water resources ensemble of hydrological models: the eartH2Observe Tier-1 dataset

The dataset presented here consists of an ensemble of 10 global hydrological and land surface models for the period 1979–2012 using a reanalysis-based meteorological forcing dataset (0.5° resolution). The current dataset serves as a state of the art in current global hydrological modelling and as a benchmark for further improvements in the coming years. A signal-to-noise ratio analysis revealed low inter-model agreement over (i) snow-dominated regions and (ii) tropical rainforest and monsoon areas. The large uncertainty of precipitation in the tropics is not reflected in the ensemble runoff. Verification of the results against benchmark datasets for evapotranspiration, snow cover, snow water equivalent, soil moisture anomaly and total water storage anomaly using the tools from The International Land Model Benchmarking Project (ILAMB) showed overall useful model performance, while the ensemble mean generally outperformed the single model estimates. The results also show that there is currently no single best model for all variables and that model performance is spatially variable. In our unconstrained model runs the ensemble mean of total runoff into the ocean was 46 268 km3 yr−1 (334 kg m−2 yr−1), while the ensemble mean of total evaporation was 537 kg m−2 yr−1. All data are made available openly through a Water Cycle Integrator portal (WCI, wci.earth2observe.eu), and via a direct http and ftp download. The portal follows the protocols of the open geospatial consortium such as OPeNDAP, WCS and WMS. The DOI for the data is https://doi.org/10.1016/10.5281/zenodo.167070

Resistive switching study of binary oxides (HfO2, TiO2) deposited by molecular beam epitaxy and integrated in metal/oxide/metal memristive type devices : effect of doping and implantation

A l’ère du « big data » et de l’intelligence artificielle, les recherches pour trouver de nouvelles façons de stocker et traiter l’information se multiplient. Dans le domaine des mémoires non volatiles, cette émulation a conduit à l’émergence de nouveaux composants, dont les OxRAM (oxide-based resistive random access memories) auxquels nous nous sommes intéressés dans cette thèse. Il s’agit d’un empilement métal-oxyde-métal où la couche d’oxyde commute entre au moins deux états de résistance stables lorsqu’une tension est appliquée. Nos travaux ont porté sur l'étude électrique de dispositifs en croix, de dimensions submicroniques (500 x 500 nm2 ou 100 x 100 nm2) avec, comme oxyde diélectrique, le dioxyde d’hafnium HfO2 ou le dioxyde de titane TiO2. Pour l'élaboration des oxydes, nous avons mis en oeuvre le dépôt par jets moléculaires (ou MBE pour molecular beam epitaxy), technique très peu utilisée jusqu’ici dans la communauté des OxRAM. Cette technique d'ultravide permet d'obtenir des films très purs alors qu'avec l’ALD (pour atomic layer deposition), le précurseur employé induit une contamination en carbone, azote ou chlore. L'une des clés de l’optimisation des propriétés électriques se trouve dans le contrôle de la quantité et de la distribution des lacunes d’oxygène. A cet effet, nous avons exploré l’incorporation de divers éléments aux couches de HfO2 et TiO2. La microstructure et la composition des films d'oxyde ainsi dopés ont été analysées, puis les dispositifs OxRAM ont été fabriqués et leurs caractéristiques électriques (courant-tension) ont été étudiées. Pour les OxRAM à base de HfO2 (mettant en jeu un mécanisme filamentaire), nous avons tout d'abord optimisé l'élaboration de HfO2 par MBE. Nous avons obtenu des dispositifs dont les propriétés électriques se situent au niveau de l'état de l'art international, notamment pour la fenêtre mémoire. Grâce à la croissance par MBE, nous obtenons une plus petite tension de forming et une plus grande fenêtre mémoire que pour des composants similaires, que nous avons fabriqués à partir de films préparés par ALD. Nous suggérons un lien entre contaminants carbonés et largeur de la fenêtre mémoire. Par rapport à l'état de l'art, nos objectifs étaient d’abaisser les courants de fonctionnement et d’atténuer la variabilité entre nombreux cycles ainsi qu'entre composants. Nous avons pour cela examiné les effets de l'ajout dans HfO2 des éléments Al, La ou Ti (de quelques % jusqu'à 30 %), par co-dépôt avec Hf. Grâce à ces additions, nous parvenons à réduire le courant de reset, la tension de forming et la variabilité du courant de reset. De plus, les mesures XPS (pour X-ray photoelectron spectroscopy) montrent une augmentation du taux de lacunes dans les couches La-HfO2, Ti-HfO2 et Al-HfO2. Concernant les composants à base de TiO2 (impliquant des mécanismes de type interfacial à l'une des deux interfaces avec les électrodes, dite active), nos objectifs étaient de diminuer les courants de fonctionnement et d’augmenter le nombre d’états de résistance accessibles stables. A cette fin, nous avons privilégié, là aussi, des stratégies matériaux. Nous avons modifié l'interface active du dispositif en y incorporant des hétéroéléments (Ne, N et B) par implantation ionique. La teneur en lacunes d’oxygène a été analysée par XPS tandis que la mobilité des lacunes a été quantifiée via leur énergie d’activation de diffusion Ea. Afin de déterminer Ea, nous avons mis au point un protocole expérimental original. Ainsi, nous avons établi que l'azote, dopant de type p dans TiO2, accroît la mobilité des lacunes tandis que le bore, dopant de type n, l’entrave et le néon, inerte, n'a pas d'incidence. L'énergie d'activation est minimale (0,4 eV) pour une implantation en azote de 1018 ions/cm3. La mobilité des lacunes n'est cependant pas le seul paramètre à améliorer : le transport des électrons à travers la barrière Schottky TiO2/Pt joue également un rôle crucial. [...]In the age of big data and artificial intelligence, researches to find new ways to process and store the information multiply. In the field of non-volatile memories, this emulation has led to the emergence of new components, such as OxRAM (for oxide-based random access memories) in which we have been interested in during this PhD. It is a metal-oxide-metal stack where the oxide layer is able to switch between at least two stable resistance states under an applied voltage. In this work, we have studied sub-micrometer cross-point devices (500 x 500 nm2 or 100 x 100 nm2) with hafnium dioxide (HfO2) or titanium dioxide (TiO2) as dielectric oxide. The oxides have been deposited by molecular beam epitaxy (MBE), a technique that has rarely been used so far in the OxRAM community. With this ultra-vide technique, we can obtain very pure films whereas with atomic layer deposition (ALD), precursors induce carbon, nitrogen or chlorine contaminations. For the electrical properties optimization, one of the keys is the concentration and distribution control of oxygen vacancies. Regarding that, we have explored the incorporation of various elements in HfO2 and TiO2 layers. The microstructure and the composition of these doped films have been analyzed, afterward OxRAM devices have been fabricated and their electrical characteristics (current-voltage) have been studied. For HfO2-based OxRAM (involving a filamentary mechanism), we have firstly optimized the MBE HfO2 deposition. The devices then obtained have electrical properties which are as good as those of the state-of-the-art components, in particular for the memory window. Moreover, these MBE deposited devices have a smaller forming voltage and a larger memory window than equivalent components that we have fabricated with ALD grown layers. So, we suggest a link between carbon impurities and memory width. In light of the state of the art, our objectives were to lower working currents and to reduce the variability between numerous cycles and between components too. To this end, we have examined the effects of adding Al, La or Ti elements in HfO2 (from few % to 30 %), by co-deposition with Hf. Thanks to these additions, we manage to decrease the reset current, the forming voltage and the variability of the reset current. Furthermore, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements show an increase of vacancies amount in La-HfO2, Ti-HfO2 and Al-HfO2 layers. Concerning TiO2-based components (for which the mechanism is interfacial and takes place at one of the two electrode interfaces, said active), our goals were to diminish working currents and to augment the number of accessible stable resistance states. For this purpose, we have also focused on material strategies. We have modified the active interface by heteroelements ion implantation (Ne, N and B). The oxygen vacancies content has been analyzed by XPS while the vacancies mobility has been quantified via their activation energy diffusion Ea. In order to determine Ea, we have developed an original experimental protocol. In this way, we establish that nitrogen, which is a p-type dopant in TiO2, heightens the oxygen vacancies mobility, whereas boron, which is a n-dopant, hinders it and the neon, inert, does not have any effect on vacancies mobility. The activation energy is minimal (0.4 eV) for a nitrogen dose of 1018 ions/cm3. However, the oxygen vacancies mobility is not the only parameter that we have to improve: the electronic transport through the TiO2/Pt Schottky barrier plays also a crucial role. The results achieved during this PhD attest to the pertinence of the MBE utilization and of an analysis that combines ionic and electronic aspects in order to improve the resistive switching phenomenon understanding and the OxRAM performances

Enquête réalisée par le Groupe AFFDU - Montpellier

Minvielle Marie-Claire. Enquête réalisée par le Groupe AFFDU - Montpellier . In: Diplômées, n°187, 1998. pp. 291-301