Sobol\u27 sensitivity analysis of the Holocene Peat Model: What drives carbon accumulation in peatlands?

Understanding the development of northern peatlands and their carbon accumulation dynamics is crucial in order to confidently integrate northern peatlands into global carbon cycle models. To achieve this, northern peatland models are becoming increasingly complex and now include feedback processes between peat depth, decomposition, hydrology, and vegetation composition and productivity. Here we present results from a global sensitivity analysis performed to assess the behavior and parameter interaction of a peatland simulation model. A series of simulations of the Holocene Peat Model were performed with different parameter combinations in order to assess the role of parameter interactions on the simulated total carbon mass after 5000 years of peatland development. The impact of parameter uncertainty on the simulation results is highlighted, as is the importance of multiple parameter interactions. The model sensitivity indicates that peat physical properties play an important role in peat accumulation; these parameters are poorly constrained by observations and should be a focus of future research. Furthermore, the results show that autogenic processes are able to produce a wide range of peatland development behaviors independently of any external environmental changes

Optimisation de propulsion hybride électrique parallèle pour avion régional turbopropulsé avec considération de contraintes de certification et d'opération

D’importants efforts de recherche sont aujourd’hui déployés afin de réduire la consommation en carburant des avions en vue de minimiser l’impact environnemental du secteur aérien. L’hybridation électrique du système propulsif constitue une alternative d’intérêt qui ouvre un large spectre de configurations possibles et permet le développement incrémental et donc à plus faible risque. L’aviation régionale turbopropulsée est une application de choix pour la diffusion de cette technologie dans un horizon proche considérant les niveaux de puissance réduits par rapport aux avions de transport commercial utilisant des soufflantes. Ainsi, un concept d’avion régional à propulsion hybride électrique parallèle est étudié pour des opérations de courte distance. La propulsion hybride introduit des degrés de liberté additionnels et augmente la complexité du problème de conception. Les niveaux d’hybridation en puissance et en énergie sont à considérer au même titre que la stratégie de gestion de puissance qui les relie. Dans le même temps, le concept d’avion hybride doit être en mesure de respecter les requis de la réglementation relatifs aux réserves et les scénarios d’urgence. Pourtant, les travaux passés font usage d’hypothèses optimistes, ne permettant pas de saisir l’impact d’une propulsion hybride sur une application concrète. Ce travail de thèse a pour objectif d’analyser les bénéfices potentiels du concept d’avion hybride autour d’un avion existant remotorisé. L’approche utilisée intègre l’ensemble des degrés de liberté en apportant des éléments de réalité opérationnelle, tels que la panne moteur ou l’enveloppe de performance, tout en considérant des projections technologiques de batteries réalistes à 2030. Premièrement, l’étape initiale du travail repose sur le développement d’un environnement d’analyse multimission et d’optimisation de niveau conceptuel, adapté à l’implémentation de systèmes de propulsion hybrides. Deuxièmement, une analyse comparative des principales stratégies d’opération hybride en mission est réalisée par analyse de simulation sur l’avion et la mission de référence en appliquant une technologie de batterie de 241 Wh/kg. Des gains de carburant jusqu’à 6% sont estimés et comparés aux résultats de la littérature. Troisièmement, l’impact des requis de certification sur les gains potentiels en carburant est évalué par optimisation de l’hybridation et de la stratégie d’opération pour minimiser la consommation en carburant. Une approche de sous-dimensionnement de la turbine à gaz et une autre qui conserve la turbine d’origine sont comparées relativement au scénario d’urgence, soit une panne moteur lors d’une montée à la fin d’un vol. La contrainte de certification réduit de 12.6% les gains possibles. Ceux-ci sont finalement identiques à l’approche conservant la turbine d’origine et estimés à 5.1%. Finalement, les gains de carburant sont évalués sur une large plage de conditions de vol par optimisation de l’opération, permettant de visualiser l’impact de la masse constante des batteries. Une méthodologie de dimensionnement est proposée afin d’adapter la conception aux réalités opérationnelles et augmenter la robustesse de performance de l’appareil avec une augmentation moyenne de +1 point de pourcentage des gains de carburant sur toute l’enveloppe de performance

Les fonds et collections de la bibliothèque municipale de Rouen

Neveu Valérie, Quillet Christelle. Les fonds et collections de la bibliothèque municipale de Rouen. In: Études Normandes, 58e année, n°4, 2009. Lire en Normandie. pp. 19-30

Exploring the limits of knowledge on boreal peatland development using a new model: the Holocene Peatland Model

The Holocene Peatland Model (HPM) (Frolking et al. 2009, Frolking et al. in prep.) is a recently developed tool integrating up-to-date knowledge on peatland dynamics that explores peatland development and carbon dynamics on a millennial timescale. HPM combines the water and carbon cycles with net primary production and peat decomposition and takes the multiple feedbacks into account. The model remains simple and few site-specific inputs are needed. HPM simulates the transient development of the peatland and delivers peat age, peat depth, peat composition, carbon accumulation and water table depth for each simulated year. Evaluating the ability of the model to reproduce peatland development can be achieved in several manners. Commonly one could choose to compare simulations results with observations from field data. However, we argue that the overall response of the model does not give much information about the value of the model design. Modelling of peatlands dynamics requires a lot of information regarding the behaviour of a peatland system within its environment (including allogenic changes in climate, hydrological conditions, nutrient availability or autogenic processes such as microtopographical effects). The actual state of knowledge does not cover all processes, interactions or feedbacks and a lot of peatland properties are neither well defined nor measured yet, so that estimates have been needed to build the model. The work presented here aims at analyzing the role of the model parameterization on the simulation results. To do so, a sensitivity analysis is performed with a Monte-Carlo analysis and with help of the GUI-HDMR software (Ziehn and Tomlin, 2009). This method ranks the parameters and combinations of them according to their influence on simulation results. The results will emphasize how the simulation is sensitive to the parameter values. First, the distribution of outputs gives insight into the possible responses of the simulation to HPM’s assemblage of current knowledge. Second, the importance of some parameters on simulation results points out certain gaps in the current understanding of peatland dynamics. Thus, this study helps determine some avenues that should be explored in future in order to improve peatlands dynamics understanding

A new model of Holocene peatland net primary production, decomposition, water balance, and peat accumulation

Peatland carbon and water cycling are tightly coupled, so dynamic modeling of peat accumulation over decades to millennia should account for carbon-water feedbacks. We present initial results from a new simulation model of long-term peat accumulation, evaluated at a wellstudied temperate bog in Ontario, Canada. The Holocene Peat Model (HPM) determines vegetation community composition dynamics and annual net primary productivity based on peat depth (as a proxy for nutrients and acidity) and water table depth. Annual peat (carbon) accumulation is the net balance above- and below-ground productivity and litter/peat decomposition – a function of peat hydrology (controlling depth to and degree of anoxia). Peat bulk density is simulated as a function of degree of humification, and affects the water balance through its influence on both the growth rate of the peat column and on peat hydraulic conductivity and the capacity to shed water. HPM output includes both time series of annual carbon and water fluxes, peat height, and water table depth, as well as a final peat profile that can be “cored” and compared to field observations of peat age and macrofossil composition. A stochastic 8500-yr, annual precipitation time series was constrained by a published Holocene climate reconstruction for southern Quebec. HPM simulated 5.4 m of ´ peat accumulation (310 kg C m−2 ) over 8500 years, 6.5% of total NPP over the period. Vascular plant functional types accounted for 65% of total NPP over 8500 years but only 35% of the final (contemporary) peat mass. Simulated age-depth and carbon accumulation profiles were compared to a radiocarbon dated 5.8 m, c.9000-yr core. The simulated core was younger than observations at most depths, but had a similar overall trajectory; carbon accumulation rates were generally higher in the simulation and were somewhat more variable than observations. HPM results were sensitive to centuryscale anomalies in precipitation, with extended drier periods (precipitation reduced ∼10%) causing the peat profile to lose carbon (and height), despite relatively small changes in NP

Production of viable hybrids in salmonids by triploidization

Rainbow trout eggs were fertilized with milt collected from various salmanids (brown trout Salmo trutta ; brook trout Salvelinus lontinaliv ; coho salmon Oncorhynchus kisutch) and heat-shocked few minutes later in order to prevent the second polar body extrusion. This operation resulted in high survival rates after 161 days : respectively 49.2 p. 100, 66.2 p. 100 and 12.5 p. 100 of the diploid rainbow trout control (basis 100 p. 100) ; the triploid hybrid constitution of these fish was ascertained by karyological and biochemical investigations. These data contrast with the bad yields of the corresponding diploid hybridizations (no heat shock) respectively 0 p. 100, 12.3 p. 100 and 0 p. 100. Such triploid hybrid salmonids, that are easy to produce, could be sterile and consequently of a great interest in aquaculture, where fish reproduction often makes the profitability decrease.Des ovules de truite arc-en-ciel Salmo gairdneri ont été inséminés par du sperme de divers salmonidés (truite fario Salmo trutta; omble de fontaine Salvelinus fontinalis; saumon coho Oncorhynchus kisurch) puis soumis à un choc thermique chaud induisant la rétention du 2e globule polaire. Des individus viables ont été obtenus à un taux élevé : les taux de survie à 161 jours rapportés au témoin diploïde arc-en-ciel s’élèvent respectivement à 49,2 p. 100, 66,2 p. 100 et 12,5 p. 100. Les données caryologiques et biochimiques indiquent que tous ces animaux sont des hybrides triploïdes. Par contre, les mêmes croisements non soumis à un choc chaud ne produisent qu’un très faible nombre de survivants (respectivement 0 p. 100, 12,3 p. 100, 0 p. 100) identifiés comme des hybrides diploïdes. Compte tenu de leur facilité d’obtention, les hybrides triploïdes peuvent se révéler des animaux intéressants pour l’aquaculture, du fait notamment de leur éventuelle stérilité

Les arts de la scène à l'université

Journée du 25 octobre 2001 Université de Franche-Comté Quelles formations ? Quels cursus ? Quels objectifs ? Cette journée était la deuxième des journées de réflexion organisées par l'Académie expérimentale des théâtres, sur les Arts de la scène à l'université. Cinq universités avaient été choisies pour apporter un moment de réflexion concernant différentes problématiques :Université de Rennes 2 : Les apprentissages et les métiers du théâtreUniversité de Lyon II : La rechercheUniversité de Pr..

Pouvoir temporel et pouvoir spirituel aux XIV et XV siècle complémentarité ou conflit?

pp.43-62La socièté medievale est une secièté chrètienne, respublica crhristiana: c'est là sa caractèristique fondamentale. Le réve d'unite, religieuse et pelitique, a domine la sensibUitè medievale; U a jouè le relè d'une utopie créatiice dans un temps ou cette unite, sans cesse affirmèe dans les dectiines était sans cesse remise en questien dans les faits. Le centie vital de cet antagenisme a ètè l'oppesition entie le pouvoir spirituel tiaditionnellement dévolu à l'EgUse, et le pouvoir temporel, apanage de la sedete civile. Au fur et à mesure que cette demière prenait conscience de ses structures et de sa puissance, eUe a cherchè à se dégager de l'emprise de l'EgUse, qui avait pourtant puissamment contiibuè à lui dormer l'existence depuis les invasions barbares; et dans la mesure méme où ce precessus prenait consistance, l'EgUse tentali d'appuyer son auteritè morale et spiritueUe sur des bases temporeUes. C'est cette centiadiction qui a geuvemè teute l'èvelutien du concepì de pouvoir au Meyen Age. EgUse centie Etat, dans un premier moment, c'est à dire durant la pèriode où eUe a assimilé les structures existantes de l'Empire paìen; Etat centie EgUse: c'est le secend moment, celui où l'Etat tente de se dégager de la tutelle SpiritueUe de l'EgUse en revendiquant l'autonomie de ses pouveirs, au temporel d'abord, au spirituel ensuite. Pourtant la formule gèlasienne de la distinctien des puissances semblait ne pas porter en germe, dans son essence comme dans sa formulatien, l'affrentement cenfUctuel, mais bien plutòt la complémentarité: U y a deux cheses qui règissent ce monde: l'auteritè sacrèe des pentifes, d'une part, la puissance reyale de l'autie. Le pouvoir spirituel est une aucteritas; le pouvoir reyal, ou imperiai, est une simple petestas

Accumulation du carbone dans les tourbières boréales : analyse de sensibilité et intégration de données paléoécologiques

Les tourbières nordiques, sont des écosystèmes humides ayant la particularité de produire plus de matière organique qu'elles n'en décomposent. Elles ont ainsi accumulé de formidables quantités de carbone depuis le début de la dernière déglaciation. C'est pour cette raison qu'elles représentent un intérêt particulier pour la modélisation du climat global. En effet, contenant environ un tiers du carbone des sols tout en ne couvrant qu'environ 3% de la surface terrestre, les tourbières émettent également de grandes quantités de méthane, qui a un pouvoir de réchauffement climatique 23 fois plus important que le dioxyde de carbone. Afin de pouvoir intégrer ces différents facteurs dans les modèles globaux du climat et d'estimer leur incidence sur le cycle global du carbone, il est nécessaire de mieux connaitre la dynamique du carbone dans les tourbières elles-mêmes. Les tourbières nordiques ont la capacité d'archiver des informations rapportant les différents changements qu'elles ont subis depuis leur développement. Ces changements incluent les changements climatiques régionaux, qui ont affecté leur végétation et la dynamique du carbone, mais aussi des changements autogènes, c'est-à-dire propres à leur dynamique interne. Il est donc nécessaire de prendre en compte ces différents facteurs en vue de reproduire leur dynamique. Cette thèse a pour objectif d'évaluer la connaissance de la dynamique du carbone dans les tourbières par le biais de l'évaluation du Holocene Peat Model (Frolking et al. 2010). Ce modèle comprend une description des processus d'accumulation, de décomposition, du bilan hydrique et une représentation de la végétation par 12 groupes fonctionnels de plantes ainsi que les boucles de rétroaction entre ces différents processus. Son évaluation a été effectuée en deux étapes. Dans un premier temps, une analyse de sensibilité a permis de déceler les paramètres du modèle ayant une influence sur la quantité totale de carbone dans les simulations, puis les interactions entre les paramètres ont également été analysées. Les résultats montrent que certains paramètres représentent des sources d'incertitude importantes et devraient être l'objet de plus amples recherches (tels que la conductivité hydraulique, le gradient d'anoxie, certains paramètres contrôlant le bilan hydrique et la densité sèche). De plus, parmi les milliers de simulations effectuées, on observe que plusieurs types de développements des tourbières sont possibles, bien que la méthodologie mette l'emphase sur les processus autogènes et contraigne les processus allogènes à un régime de précipitation et une productivité primaire nette (PPN, servant d'indicateur climatique) constants. Par ailleurs, il apparaît que les sphaignes ont une influence sur le type de développement de la tourbière, ce qui affecte par conséquent l'accumulation du carbone. Dans un second temps, le modèle est calibré pour deux sites de la région de la Baie James au Québec. Il s'agit de deux tourbières ombrotrophes ouvertes ayant des caractéristiques écohydrologiques et des taux d'accumulation de carbone différents. Pour chacun de ces sites, deux simulations sont réalisées : la première est basée sur une reconstruction des précipitations et la seconde sur une reconstruction des niveaux de nappe phréatique. Il est notable que les résultats des simulations révèlent des périodes durant lesquelles les tourbières présentent des pertes nettes de carbone. En comparant les résultats des simulations avec les taux d'accumulation de carbone et les résultats des analyses de macrorestes végétaux, on constate que le modèle reproduit, de façon générale, les variations observées dans ces séries de données. De plus, il est conclu que ce modèle peut être utilisé comme outil d'identification des causes de variations de l'assemblage végétal. Bien que de certains processus doivent être étudiés plus avant afin de limiter les incertitudes du modèle, cette thèse a permis d'établir la validité des concepts de dynamique du carbone dans les tourbières en intégrant l'évaluation des dynamiques d'échelle globale et locale.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbière, modélisation, évaluation, analyse de sensibilité, forçage, fonction de transfert

Influence de la convection, naturelle ou forcée, sur l'apparition des mésoségrégations lors de la solidification des alliages métalliques

The model of Felicelli and al. is applied to simulate the columnar solidification of a Pb-Sn 10% alloy. Slow-cooling conditions in a vertical Bridgman type solidification promote the formation of channel segregation. Our objective is to study how these segregations are influenced by laminar flows driven both by buoyancy and by AC fields : travelling one for 2D calculations on a 10x5 mm ingot and rotating one for 3D calculations on a 10x20 mm cylinder. The space-averaged equations for conservation of energy, momentum, mixture solute and liquid fraction are solved by means of the FLUENT package. A benchmark experiment has been achieved with a parallelepipedic box 10x50x60 mm of a Sn-Bi 10% alloy without electromagnetic forces in a horizontal Bridgman type solidification. The instantaneous temperature is recorded thanks to 25 thermocouples and solute segregations are analysed on the final solidified ingots. First comparaisons between the numerical model and the experiment have been done.Le modèle de Felicelli et al. a été utilisé afin de simuler la solidification colonnaire d'un alliage Pb-Sn 10% (configuration de type Bridgman vertical). Un refroidissement lent favorise l'apparition de canaux ségrégés. Le but est d'étudier l'influence d'écoulements laminaires, en convection naturelle et en convection électromagnétique, sur ces ségrégations : champ glissant pour les calculs 2D dans un rectangle 10x5 mm, champ rotatif pour les calculs 3D dans un cylindre 10x20 mm. Les équations de conservation (énergie, quantité de mouvement, concentration, fraction liquide), moyennées en volume, sont résolues grâce au logiciel FLUENT où elles ont été implantées. La convection forcée d'origine électromagnétique influence et modifie le positionnement des ségrégations, plus particulièrement celui des canaux ségrégés. Une expérience de validation (de type Bridgman horizontal) sans champ magnétique a été réalisée : alliage Sn-Bi 10% et domaine parallélépipédique 10x50x60 mm. Les températures instantanées sont mesurées durant le processus de solidification grâce à des thermocouples disposés sur les grandes faces du lingot et les ségrégations étudiées par analyses post-mortem (radiographie, cartes de concentration, fraction eutectique, macrostructures). Les premières comparaisons entre le code numérique et l'expérience ont été réalisées