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Modélisations des écoulements fluviaux adaptées aux observations spatiales et assimilations de données altimétriques / Thibault Malou (2022)
Titre : Modélisations des écoulements fluviaux adaptées aux observations spatiales et assimilations de données altimétriques Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Thibault Malou, Auteur ; Jérôme Monnier, Directeur de thèse ; Pierre-André Garambois, Directeur de thèse Editeur : Toulouse [France] : Institut National des Sciences Appliquées INSA Toulouse Année de publication : 2022 Importance : 207 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Toulouse, Spécialité : Mathématiques et ApplicationsLangues : Français (fre) Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] altimétrie satellitaire par radar
[Termes IGN] assimilation des données
[Termes IGN] débit
[Termes IGN] données altimétriques
[Termes IGN] données Jason
[Termes IGN] écoulement des eaux
[Termes IGN] image Sentinel-3
[Termes IGN] modélisation spatio-temporelle
[Termes IGN] niveau de l'eau
[Termes IGN] problème inverse
[Termes IGN] réseau hydrographique
[Termes IGN] rivièreIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Ces travaux de thèse portent sur la modélisation des rivières adaptée à l'altimétrie spatiale, qui permet de mesurer la hauteur d'eau des rivières. Pour estimer le débit sur la base de ces données, les modèles mathématiques ont besoin d'être consistants avec l'échelle spatio-temporelle des observations (centaines de mètres et dizaines de jours) ainsi qu'une estimation de certaines grandeurs non-mesurées par ces satellites d'altimétrie, notamment la hauteur du fond et une paramétrisation physique (coefficient de friction).La difficulté de l'estimation du débit à partir des données altimétriques vient notamment de la pente de la surface libre, qui n'est pas non plus mesurée à une échelle assez fine. Une nouvelle méthodologie pour déterminer des lois algébriques locales d'estimation de débit (lois dites Stage-Fall-Discharge, SFD) à partir des données altimétriques issues de plusieurs satellites (e.g. Jason-3, Sentinel-3A et Sentinel-3B) est alors proposée. La méthode se base sur une modélisation hydrodynamique calibrée par assimilation des données altimétriques. Ces lois SFD sont déterminées de manière à reproduire le débit estimé par la modélisation hydrodynamique à partir de données altimétriques et de grandeurs hydrauliques simulées.Ces lois sont obtenues avec succès sur le réseau hydrographique complexe du Rio Negro-Rio Branco.La méthode devrait être applicable pour estimer le débit de manière opérationnelle.La modélisation adaptée aux observations spatiales nécessite donc de choisir des modèles cohérents avec les données disponibles et les échelles spatio-temporelles observées. De ce fait, l'équation de l'onde diffusante a l'avantage d'avoir comme variable d'état la hauteur d'eau de la rivière qui est directement mesurée contrairement au débit.Dans ces travaux, une double échelle spatio-temporelle est introduite pour prendre en compte l'échelle de la physique (petite échelle) et celle des observations (grande échelle). Les variations de la largeur sont négligeables à l'échelle de la physique, ce qui n'est pas le cas à l'échelle des observations. Une équation de l'onde diffusante adaptée à l'échelle des observations spatiales est établie. Cette nouvelle équation de l'onde diffusante prend en compte les variations de la largeur grâce à deux termes additionnels par rapport à l'équation classique.Une étude numérique met en avant que l'équation à l'échelle des observations estime avec une meilleure précision la pente de la surface libre et donc le débit par rapport à l'équation classique. Un des termes additionnels de l'équation à l'échelle des observations est aussi mis en avant grâce à une quantification de l'importance des termes d'un dictionnaire basée sur une régression parcimonieuse.Pour obtenir une estimation de la hauteur du fond et du coefficient de friction (non-observés par les satellites d'altimétrie), les données altimétriques sont assimilées dans les modèles hydrodynamiques en minimisant une fonction coût basée sur l'écart entre la hauteur modélisée et la hauteur mesurée. La qualité de cette assimilation de données dépend notamment de l'estimation de la covariance de l'erreur d'ébauche, i.e. erreur entre la valeur d'ébauche et la vraie valeur du paramètre, qui préconditionne la hessienne de la fonction coût. Cependant, cette covariance est couramment définie de manière empirique.Ainsi, ces travaux proposent une méthode pour estimer la covariance de l'erreur d'ébauche et la longueur de corrélation à partir des équations de la physique (équations de l'onde diffusante dans le cas présent) en utilisant les noyaux de Green.Ces nouveaux opérateurs ainsi que la longueur de corrélation consistante avec la physique couplée avec un noyau exponentiel décroissant donnent de meilleurs résultats que les opérateurs empiriques. Note de contenu : Introduction
1. Données satellitaires, modélisations d’écoulements fluviaux et problèmes inverses
1.1 Altimétrie spatiale et données satellitaires
1.2 Modélisation mathématique des écoulements
1.3 Problèmes inverses et assimilation de données
2. Generation and analysis of stage-fall-discharge laws from coupled hydrological-hydraulic river network model integrating sparse multi-satellite data
2.1 Introduction
2.2 Flow models and observables
2.3 Study zone and calibrated river network model
2.4 SFD calibration and analysis
2.5 Discussions
2.6 Conclusion
3. Double-scale diffusive wave equations dedicated to spatial rivers observations
3.1 Introduction
3.2 Derivation of the double-scale diffusive wave model
3.3 Numerical results
3.4 Quantification of each term importance
3.5 Conclusion
4. Covariance operators investigation from diffusive wave equations for data assimilation in hydrology
4.1 Introduction
4.2 Variational Data Assimilation based on classical covariance operators
4.3 Covariance operators from Green-like kernels of the double scale diffusive wave equations
4.4 Inference of the bathymetry zb(x) using the physically-derived covariance operators
4.5 Inference of the pair (zb, Ks)(x) from lower quality data
4.6 Conclusion
5. Travaux en perspectives et conclusion générale
5.1 Travaux en perspectives
5.2 ConclusionNuméro de notice : 26907 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : MATHEMATIQUE/POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Mathématiques et Applications : Toulouse : 2022 Organisme de stage : Institut de Mathématiques de Toulouse IMT nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 14/10/2022 En ligne : https://hal.science/tel-03630148v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101921 Monitoring and modeling of the Sacramento Valley aquifer (California) using geodetic and piezometric measurements / Stacy Larochelle (2022)
Titre : Monitoring and modeling of the Sacramento Valley aquifer (California) using geodetic and piezometric measurements Type de document : Article/Communication Auteurs : Stacy Larochelle, Auteur ; Kristel Chanard , Auteur ; Manon Dalaison, Auteur ; Luce Fleitout, Auteur ; Jérôme Nicolas Fortin, Auteur ; Laurent Longuevergne, Auteur ; Donald F. Argus, Auteur ; Romain Jolivet, Auteur ; Jean-Philippe Avouac, Auteur Editeur : Washington DC [Maryland - Etats-Unis] : American Geophysical Union AGU Année de publication : 2022 Conférence : AGU 2022, Fall meeting, American Geophysical Union Fall Meeting 12/12/2022 16/12/2022 Chicago Illinois - Etats-Unis Importance : n° NS23A-06 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] aquifère
[Termes IGN] Californie (Etats-Unis)
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] hydrogéologie
[Termes IGN] surveillance hydrologiqueRésumé : (auteur) Changes in groundwater levels associated with hydroclimatic variations and anthropogenic water extraction can deform the solid Earth, both elastically and inelastically. Satellite-based geodetic techniques which measure the Earth’s surface displacements can thus be used to track changing conditions in aquifer systems. However, accurately extracting groundwater-induced deformation signals still poses a challenge as geodetic techniques like GNSS and InSAR also record noise, systematic errors and other sources of deformation. In this study, we take advantage of the relatively dense in situ groundwater monitoring network of the Sacramento Valley aquifer in California to constrain its deformation and hydromechanical properties. We start by characterizing the main seasonal and multiannual fluctuations in groundwater levels with an Independent Component Analysis (ICA) and exploit the resulting temporal signature to extract the associated deformation field from GNSS and InSAR time series. We then develop a poroelastic model of the aquifer to invert for its elastic storage capacity and estimate the respective contributions of elastic and inelastic processes to long-term subsidence. Our modeling also suggests that depth-dependent elastic properties are necessary to explain the spatial distribution of horizontal poroelastic displacements measured by GNSS. This work has important implications for the sustainable management of heavily-stressed Californian aquifers but also serves as a calibration between in situ and remote sensing techniques, which is essential for the successful deployment of satellite-based groundwater monitoring in areas with sparse field-based instrumentation. Numéro de notice : C2022-053 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComSansActesPubliés-Unpublished DOI : sans En ligne : https://agu.confex.com/agu/fm22/meetingapp.cgi/Paper/1093662 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103158 A new method for the attribution of breakpoints in segmentation of IWV difference time series / Khanh Ninh Nguyen (2022)
Titre : A new method for the attribution of breakpoints in segmentation of IWV difference time series Type de document : Article/Communication Auteurs : Khanh Ninh Nguyen, Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; Emilie Lebarbier, Auteur Editeur : Munich [Allemagne] : European Geosciences Union EGU Année de publication : 2022 Conférence : EGU 2022, General Assembly 23/05/2022 27/05/2022 Vienne Autriche OA Abstracts only Importance : 1 p. Format : 21 x 30 cm Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] points de rupture
[Termes IGN] segmentation
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] teneur intégrée en vapeur d'eauRésumé : (auteur) In recent years, the detection and correction of the non-natural irregularities in the long climatic records, so-called homogenization, has been studied. This work is motivated by the problem of identification of origins of the breakpoints in the segmentation of difference series (difference between a candidate series and a reference series). Several segmentation methods have been developed for the difference series, but many of them assume that the reference series is homogenous. However, the homogeneity of the reference series, in reality, is uncertain and unproven. In our study, we applied the segmentation method GNSSseg (Quarello et al., 2020) on the difference between the Integrated water vapour estimates of the CODE REPRO2015 GNSS data set and the ERA5 reanalysis. About 36.5% of change points can be validated from the GPS metadata, and the origins of the remaining 64.5% are questionable (Nguyen et al., 2021). The ambiguity can be leveraged when there is at least one nearby GPS station with respect to which the candidate series can be compared. The proposed method uses weighted t-tests combining the candidate GPS and ERA series and their homologues (denoted GPS' and ERA') from each nearby station. If sufficient consistency emerges from the six tests for all the nearby stations, a decision can be made whether the breakpoint detected in the candidate GPS-ERA series is due to GPS or, alternatively, to ERA. For each quadruplet (GPS, ERA, GPS', ERA'), six t-tests are performed, and the outcomes are combined. In a set of 81 globally distributed GNSS time series spanning more than 25 years, 56 series have at least one nearby station, where 171 breakpoints are detected in segmentation, in which 136 breakpoints are attributed to the GPS. Among those, 94 breakpoints have consistent results between all the nearby stations. GPS-related breakpoints are used for the correction of the mean shift in the difference series. The impact of the breakpoint correction on the GNSS IWV trend estimates is then evaluated. Numéro de notice : C2022-009 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComSansActesPubliés-Unpublished DOI : 10.5194/egusphere-egu22-6390 En ligne : https://doi.org/10.5194/egusphere-egu22-6390 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100713 Precipitation frequency in MED and EURO-CORDEX ensembles from 0.44° to convective permitting resolution: Impact of model resolution and convection representation / Minh Ha-Truong (2022)
Titre : Precipitation frequency in MED and EURO-CORDEX ensembles from 0.44° to convective permitting resolution: Impact of model resolution and convection representation Type de document : Article/Communication Auteurs : Minh Ha-Truong, Auteur ; Sophie Bastin, Auteur ; Philippe Drobinski, Auteur ; Lluis Fita, Auteur ; Marjolaine Chiriaco, Auteur ; Jan Polcher, Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; et al., Auteur Editeur : Research Square Année de publication : 2022 Projets : 3-projet - voir note / Importance : 1 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
All authors gratefully acknowledge the WCRP-CORDEX-FPS on Convective phenomena at high resolution over Europe and the Mediterranean (FPSCONVALP- 3) and the research data exchange infrastructure and services provided by the Jülich Supercomputing Centre, Germany, as part of the Helmholtz Data Federation initiative. To process the data, this study benefited from the IPSL mesocenter ESPRI facility which is supported by CNRS, UPMC, Labex L-IPSL, CNES and EcolePolytechnique, and received funding from the HORIZON 2020 EUCP (European Climate Prediction System) project (https://www.eucp-project.eu, grant agreement No. 776613).Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] bassin méditerranéen
[Termes IGN] convection
[Termes IGN] données météorologiques
[Termes IGN] Europe (géographie politique)
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] orographie
[Termes IGN] précipitation
[Termes IGN] teneur intégrée en vapeur d'eauRésumé : (auteur) Recent studies using convection-permitting (CP) climate simulations have demonstrated a step-change in the representation of heavy rainfall and rainfall characteristics (frequency-intensity) compared to coarser resolution Global and Regional Climate models. The goal of this study is to better understand what explains the weaker frequency of precipitation in the CP ensemble by assessing the triggering process of precipitation in the different ensembles of regional climate simulations available over Europe. We focus on the statistical relationship between tropospheric temperature, humidity and precipitation to understand how the frequency of precipitation over Europe and the Mediterranean is impacted by model resolution and the representation of convection (parameterized vs. explicit). We employ a multi-model data-set with three different resolutions (0.44°, 0.11° and 0.0275°) produced in the context of the MED-CORDEX, EURO-CORDEX and the CORDEX Flagship Pilot Study "Convective Phenomena over Europe and the Mediterranean" (FPSCONV). The multi-variate approach is applied to all model ensembles, and to several surface stations where the integrated water vapor (IWV) is derived from Global Positioning System (GPS) measurements. The results show that all model ensembles capture the temperature dependence of the critical value of IWV (IWVcv), above which an increase in precipitation frequency occurs, but the differences between the models in terms of the value of IWVcv, and the probability of its being exceeded, can be large at higher temperatures. The lower frequency of precipitation in convection-permitting simulations is not only explained by higher temperatures but also by a higher IWVcv necessary to trigger precipitation at similar temperatures, and a lower probability to exceed this critical value. The spread between models in simulating IWVcv and the probability of exceeding IWVcv is reduced over land in the ensemble of models with explicit convection, especially at high temperatures, when the convective fraction of total precipitation becomes more important and the influence of the representation of entrainment in models thus becomes more important. Over lowlands, both model resolution and convection representation affect precipitation triggering while over mountainous areas, resolution has the highest impact due to orography-induced triggering processes. Over the sea, since lifting is produced by large-scale convergence, the probability to exceed IWVcv does not depend on temperature, and the model resolution does not have a clear impact on the results. Numéro de notice : P2022-003 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Preprint nature-HAL : Préprint DOI : 10.21203/rs.3.rs-1397006/v1 Date de publication en ligne : 25/02/2022 En ligne : https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1397006/v1 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100754 Proceedings of the 1st Conference of the European Association on Quality Control of Bridges and Structures : EUROSTRUCT 2021. An automated machine learning-based approach for structural novelty detection based on SHM / Nicolas Manzini (2022)
Titre de série : Proceedings of the 1st Conference of the European Association on Quality Control of Bridges and Structures : EUROSTRUCT 2021 Titre : An automated machine learning-based approach for structural novelty detection based on SHM Type de document : Article/Communication Auteurs : Nicolas Manzini, Auteur ; Ndeye Mar, Auteur ; Franziska Schmidt, Auteur ; Jean-François Bercher, Auteur ; André Orcesi, Auteur ; Pierre Marchand, Auteur ; Julien Gazeaux , Auteur ; Christian Thom , Auteur Editeur : Springer Nature Année de publication : 2022 Collection : Lecture Notes in Civil Engineering num. 200 Projets : 2-Pas d'info accessible - article non ouvert / Conférence : EUROSTRUCT 2021, 1st Conference of the European Association on Quality Control of Bridges and Structures 29/08/2021 01/09/2021 Padoue Italie Proceedings Springer Importance : pp 1180 - 1189 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] apprentissage automatique
[Termes IGN] détection d'anomalie
[Termes IGN] ouvrage d'art
[Termes IGN] pont
[Termes IGN] régression multiple
[Termes IGN] réseau de capteurs
[Termes IGN] résidu
[Termes IGN] surveillance d'ouvrageRésumé : (auteur) One major goal of structural health monitoring (SHM) is to detect, and possibly locate, quantify or predict damage on structures. Without detailed knowledge of structural mechanical behavior, data analysis is a complex task and operational monitoring is often limited to the use of more or less arbitrary thresholds. Data-driven techniques, which rely on a statistical analysis of data, have encountered a growing interest over the past two decades. In parallel, SHM is now increasingly considered for several types of structures with the development of low-cost sensors and IoT. In this context, this paper proposes an approach based on multiple automated machine learning-based models for novelty detection and location in monitoring data. This study focuses on the monitoring of large structures with multiple sensors. For each sensor, multiple regression models (based on neural networks) are generated using the same training set, with various input data: internal temperature, environmental conditions, or data from other sensors deployed on the structure. Anomalies are then identified in the dataset based on residuals between model outputs and in situ data. For a given sensor, residuals of all models are then compiled to produce an anomaly indicator. This paper presents some of the results obtained on data acquired from the monitoring of a large concrete bridge. Some anomalies are simulated and added to the dataset to demonstrate the detection performance of the proposed approach. Numéro de notice : C2021-086 Affiliation des auteurs : UGE-LASTIG+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl DOI : 10.1007/978-3-030-91877-4_134 Date de publication en ligne : 12/12/2021 En ligne : https://doi.org/10.1007/978-3-030-91877-4_134 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99378 Spatiotemporal analysis of precipitable water vapor using ANFIS and comparison against voxel-based tomography and radiosonde / Mir Reza Ghaffari Razin in GPS solutions, vol 26 n° 1 (January 2022)PermalinkÉvaluer un récepteur GNSS RTK pour la topographie / Florian Birot in XYZ, n° 169 (décembre 2021)PermalinkValidation of the accuracy of geodetic automated measurement system based on GNSS platform for continuous monitoring of surface movements in post-mining areas / Violetta Sokoła-Szewioła in Reports on geodesy and geoinformatics, vol 112 n° 1 (December 2021)PermalinkJoint inversion of ground gravity data and satellite gravity gradients between Nepal and Bhutan: New insights on structural and seismic segmentation of the Himalayan arc / Rodolphe Cattin in Physics and chemistry of the Earth (A/B/C), vol 123 (October 2021)PermalinkSentinel-6A precise orbit determination using a combined GPS/Galileo receiver / Oliver Montenbruck in Journal of geodesy, vol 95 n° 10 (October 2021)PermalinkSensitivity of change-point detection and trend estimates to GNSS IWV time series properties / Khanh Ninh Nguyen in Atmosphere, vol 12 n° 9 (September 2021)PermalinkPermalinkInteger-estimable FDMA model as an enabler of GLONASS PPP-RTK / Baocheng Zhang in Journal of geodesy, vol 95 n° 8 (August 2021)PermalinkOrdered subsets-constrained ART algorithm for ionospheric tomography by combining VTEC data / Dunyong Zheng in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 59 n° 8 (August 2021)PermalinkTen years of Lake Taupō surface height estimates using the GNSS interferometric reflectometry / Lucas D. Holden in Journal of geodesy, vol 95 n° 7 (July 2021)Permalink