Etude expérimentale de la formation de rides éoliennes en régime de non-équilibre dans des atmosphères terrestres et extra-terrestres
Aurore Collet - 10/07/2024
Dans les déserts terrestres, sur les plages ou encore sur les champs de dunes de Mars, les rides éoliennes sont des motifs périodiques et orientés qui traduisent l’interaction entre un écoulement de type couche limite atmosphérique et des surfaces meubles.
La compilation bibliographique d’études réalisées sur le terrain et en soufflerie expérimentale indique des comportements différents en fonction de la taille des grains, de leur polydispersité et de la vitesse de l’écoulement. Dans cette thèse, la formation des rides éoliennes est étudiée en soufflerie à pression atmosphérique par reconstruction de modèles tridimensionnels photogrammétriques. Cette étude met en lumière un régime de transport en non-équilibre pour leur formation et leur développement. Les caractéristiques morphologiques (longueur d’onde, amplitude, vitesse de migration, zone d’établissement) et les caractéristiques environnementales (vitesse du fluide, taux d’érosion, flux de masse) sont alors évaluées dans ce régime de non-équilibre en fonction de la vitesse de l’écoulement pour du sable de Fontainebleau d = 312 µm.
Des grains plus grossiers avec une distribution bimodale ont également été étudiés dans cette soufflerie. Enfin, une expérience en condition de basse pression, avec une densité de fluide similaire à celle de l’air martien, a été menée dans la soufflerie de Aarhus, Danemark.
Sur Terre comme sur Mars, les rides se comportent de manière similaire : pour des conditions proche du seuil de transport, la longueur d’onde augmente avec la vitesse du vent passe par un maximum puis décroit jusqu’à atteindre un nouveau régime de transport pour des vitesses plus fortes. Les rides ainsi observées apparaissent dans une zone en nette érosion.
L’étude spatiale et temporelle des rides permet de remonter à des informations sur l’intensité des vents et leur direction ainsi que les flux de masse transportés. Ces informations seront utiles pour contraindre les régimes dans des expériences futures mais également pour l’analyse de flux de sable par drone sur Terre ou sur d’autres planètes.
Nouvelle méthode de localisation d’échantillons non Gaussiens : applications au signal sismique terrestre et martien
Arthur Cuvier - 18/12/2023
Au cours des dernières décennies, un intérêt particulier fut apporté à l’étude du signal sismique continu, se démarquant de l’enjeu primaire et historique de la sismologie, principalement centré autour de la détection d’évènements impulsifs associés aux tremblements de terres. L’étude d’un tel signal, communément appelé « bruit sismique » se révèle toutefois riche en informations et témoigne de la présence de phénomènes atmosphériques, de perturbations anthropiques, ou encore d’altérations mécanique locales (glitchs).
Dans ce contexte, nous proposons de procéder à l’analyse du signal sismique continu via l’une de ses propriétés remarquables : sa distribution Gaussienne. Afin de répondre à ce besoin, nous présentons dans ce manuscrit la méthode NG-loc, une approche statistique originale permettant de localiser les échantillons altérant la distribution Gaussienne d’une série de données. L’utilisation de NG-loc apporte des résultats prometteurs, permettant d’estimer la qualité de n’importe quel signal sismique mais aussi de mettre en lumière les possibles dégradations de ce dernier, affectant certaines stations sur des périodes temporelles, composantes et bandes de fréquences spécifiques. De plus, NG-loc permet de détecter tout type de perturbation, dès lors que celle-ci altère la distribution statistique du signal, et s’avère donc sensible à un large panel d’altérations d’origines naturelles ou anthropiques (événements sismiques, passage de machines agricoles,…). Une seconde application de NG-loc est également proposée par l’analyse du signal sismique enregistré sur la planète Mars, lors de la mission spatiale InSight (2018-2022), nous permettant de mettre en évidence de fortes fluctuations de sa qualité au cours de la mission. De plus, l’analyse des perturbations détectées par NG-loc via une approche de discrimination par machine learning nous permet également de proposer une classification d’un certain type d’altérations, causées par des des tornades de poussière.
Finalement, bien que NG-loc puisse apporter d’intéressantes contributions dans le domaine de la sismologie, nous pensons que cette nouvelle approche peut également trouver son intérêt dans un champ d’application plus large, de par l’analyse de n’importe quel signal, à priori Gaussien.
Effets des instabilités sédimentaires sur les microhabitats benthiques : cas du Kongsfjorden
Corentin Guilhermic - 15/12/2023
Des évènements de dépôts sédimentaires surviennent dans les zones côtières et ont des conséquences majeures sur les écosystèmes benthiques. En Arctique, les fjords sont des environnements soumis à la fonte des glaciers et à d’importants apports sédimentaires. Avec le changement climatique actuel, les projections prévoient une augmentation de cette fonte dans le futur. Dans le Kongsfjord (Svalbard), cette décharge sédimentaire affecte fortement la productivité primaire, les faunes benthiques et la stabilité des microhabitats. Pour comprendre les effets de ces gradients environnementaux sur le compartiment benthique, cette thèse propose une approche couplant des études expérimentales et environnementales permettant de comprendre les processus de rétablissement des communautés de foraminifères benthiques et des gradients redox après des dépôts de sédiment. Des indicateurs d’enfouissement mis en évidence expérimentalement nous ont permis d’observer les effets de cette forte sédimentation estivale dans le fjord, qui peuvent être observés à la fois dans les états transitoires de la diagenèse précoce et dans les biozonations des communautés de foraminifères benthiques à l’échelle kilométrique. Les foraminifères benthiques et les stades redox dans les sédiments se sont avérés être des indicateurs pertinents pour étudier les effets interannuels de la fonte des glaciers sur les microhabitats benthiques.
Étude des propriétés cohésives des poudres de glace : applications aux surfaces des lunes glacées de Jupiter et Saturne
Benoît Jabaud - 08/12/2023
Les matériaux granulaires constituent un aspect important de notre quotidien, dès lors que nous sommes confrontés à des grains individuels, comme des poudres ou du sable. Étudier ces matériaux est essentiel pour les problématiques de prévention des risques ou d’optimisation des procédés industriels comme le transport ou le stockage.
Les matériaux granulaires sont aussi présents dans les problématiques d’exploration spatiale, sous forme de poudres à la surface de nombreux corps solides, qui sont appelées un régolithe. Parmi les objets du Système Solaire, certains corps, orbitant principalement autour des planètes géantes gazeuses, présentent une hydrosphère importante au niveau de leurs couches les plus externes, avec une couche de glace surplombant un océan liquide en profondeur. Ces objets sont appelés des lunes de glace.
Ainsi, ces objets glacés exhibent un régolithe particulier, principalement constitué de grains de glace, dont les propriétés physiques et mécaniques sont assez mal contraintes. Déterminer et comprendre de telles propriétés est indispensable pour expliquer les structures et morphologies observées à la surface de ces objets. De plus, dans le cadre des missions spatiales à venir, la compréhension des propriétés mécaniques de tels matériaux est également utile pour analyser les futures données et anticiper les risques techniques pour d’éventuelles analyses in situ.
Cette thèse s’intéresse donc à la production et l’analyse mécanique et numérique de poudres de glace, comme analogues au régolithe des lunes de glace du Système Solaire. Nous avons pu donner des estimations de la cohésion de tels matériaux et nous avons mis en évidence sa dépendance à la température, ce qui a des implications importantes pour l’état de surface des lunes de glace.
Réduction de la charge en cuivre des sols viticoles par phytoextraction associée à la bioaugmentation
Justine Garraud - 05/12/2023
L’utilisation répétée de fongicides à base de cuivre (Cu) a engendré son accumulation dans les sols viticoles. La phytoextraction permet de réduire leur charge en Cu. Dans la solution du sol, le Cu est cependant complexé majoritairement à la matière organique dissoute (MOD), qui est peu phytodisponible. Les travaux menés ont visé à (i) sélectionner une plante accumulatrice de Cu qui puisse être valorisée en alimentation animale et (ii) augmenter le pool de Cu phytodisponible par bioaugmentation du sol. Parmi 7 plantes testées en hydroponie (avoine, chanvre, chicorée, moutarde brune, ray-grass, sarrasin et tournesol), la chicorée a accumulé le plus de Cu dans ses parties récoltables. Un isolat et un consortium bactérien ont été testés pour i) mobiliser le Cu des phases porteuses du sol, ii) dégrader les complexes Cu-MOD et iii) accroître la croissance de la plante.L’isolat Pseudomonas sp. 171 (P171) a été utilisé pour ses propriétés PGPR (plant growth promoting rhizobacteria) et de mobilisation du Cu. En revanche, aucune bactérie capable de dégrader la MOD n’a été clairement identifiée. Afin d’améliorer la survie de P171, de potentiels partenaires ont été identifiés sur la base de réseaux d’association. Un consortium constitué de Flavobacterium (isolat F47-2) et de P171 a été testé en cultivant la chicorée sur le sol viticole bioaugmenté par ce consortium (sous forme libre ou immobilisé dans des billes d’alginate). La chicorée a accumulé plus de cuivre avec le consortium qu’avec P171 seul. Le suivi de P171 par le gène GFP et par métabarcoding du gène rpoB et 16S a également montré que l’immobilisation de ce consortium favorisait l’installation de P171 dans le sol.
