Le processus de thermo-érosion du pergélisol dans la zone de pergélisol continu

Les polygones à coin de glace sont très répandus dans la zone du pergélisol continu. Lorsque le ruissellement d’eau de fonte nivale s’infiltre de façon concentrée dans une cavité, il peut initier le processus de thermo-érosion du pergélisol (notamment des coins de glace) pouvant mener à la formation de ravins. Dans la vallée de Qalikturvik sur l’Ile Bylot (NU, Canada), le développement de ravins de thermo-érosion dans un milieu de polygones à coins de glace entraîne comme impact : i. la réorganisation des réseaux de drainage impliquant un assèchement des milieux humides en marge des chenaux d’érosion, ii. des variations dans le régime thermique et de l’humidité de proche-surface et iii. la prise en charge et le déplacement des sédiments vers l’extérieur du bassin-versant. L’objectif de cette thèse vise à approfondir les connaissances géomorphologiques propres au ravinement par thermo-érosion, d’examiner, caractériser et quantifier les impacts du ravinement (tel que sus-mentionné en i. ii. iii.) et le rôle de celui-ci dans une optique d’évolution du paysage périglaciaire à l’échelle temporelle de l’année à la décennie. Les ravins sont dynamiques : un ravin en particulier déclenché en 1999 et étudié depuis s’érodait à une vitesse de 38 à 50 m/a durant sa première décennie d’existence, pour atteindre une longueur totale de ~750 m et une surface érodée de ~25 000 m² en 2009. Des puits sont localisés près des zones de ravinement actives ; des levées alluviale, mares et polygones effondrés dans les zones stabilisées post-perturbation. Sur la terrasse de polygones recouvrant le plancher de la vallée au site à l’étude, 35 ravins furent identifiés et 1401 polygones furent perturbés avec 200 000 m³ de sols transportés. Une amélioration du drainage, une dégradation de la capacité de rétention de l’humidité, une transition d’un écoulement de ruissellement vers un écoulement canalisé caractérise les aires ravinées et leurs environs. Les polygones intacts sont homogènes d’un à l’autre et dans leurs centres ; les polygones perturbés ont une réponse hétérogène (flore, humidité et régime thermique). Les milieux érodés hétérogènes succèdent aux milieux homogènes et deviennent le nouvel état d’équilibre pour plusieurs décennies.

Monitoring of active layer dynamics at two transects on Svalbard using multi-channel ground-penetrating radar

Multi-channel ground-penetrating radar is used to investigate the late-summer evolution of the thaw depth and the average soil water content of the thawed active layer at a high-arctic continuous permafrost site on Svalbard, Norway. Between mid of August and mid of September 2008, five surveys have been conducted over transect lengths of 130 and 175 m each. The maximum thaw depths range from 1.6 m to 2.0 m, so that they are among the deepest thaw depths recorded for Svalbard so far. The thaw depths increase by approximately 0.2 m between mid of August and beginning of September and subsequently remain constant until mid of September. The thaw rates are approximately constant over the entire length of the transects within the measurement accuracy of about 5 to 10 cm. The average volumetric soil water content of the thawed soil varies between 0.18 and 0.27 along the investigated transects. While the measurements do not show significant changes in soil water content over the first four weeks of the study, strong precipitation causes an increase in average soil water content of up to 0.04 during the last week. These values are in good agreement with evapotranspiration and precipitation rates measured in the vicinity of the the study site. While we cannot provide conclusive reasons for the detected spatial variability of the thaw depth at the study site, our measurements show that thaw depth and average soil water content are not directly correlated. The study demonstrates the potential of multi-channel ground-penetrating radar for mapping thaw depth in permafrost areas. The novel non-invasive technique is particularly useful when the thaw depth exceeds 1.5 m, so that it is hardly accessible by manual probing. In addition, multi-channel ground-penetrating radar holds potential for mapping the latent heat content of the active layer and for estimating weekly to monthly averages of the ground heat flux during the thaw period.

Atténuation d'effets non linéaires dans les lasers fibrés de haute puissance opérés en régime continu

Les lasers à fibre de haute puissance sont maintenant la solution privilégiée pour les applications de découpe industrielle. Le développement de lasers pour ces applications n’est pas simple en raison des contraintes qu’imposent les normes industrielles. La fabrication de lasers fibrés de plus en plus puissants est limitée par l’utilisation d’une fibre de gain avec une petite surface de mode propice aux effets non linéaires, d’où l’intérêt de développer de nouvelles techniques permettant l’atténuation de ceux-ci. Les expériences et simulations effectuées dans ce mémoire montrent que les modèles décrivant le lien entre la puissance laser et les effets non linéaires dans le cadre de l’analyse de fibres passives ne peuvent pas être utilisés pour l’analyse des effets non linéaires dans les lasers de haute puissance, des modèles plus généraux doivent donc développés. Il est montré que le choix de l’architecture laser influence les effets non linéaires. En utilisant l’équation de Schrödinger non linéaire généralisée, il a aussi été possible de montrer que pour une architecture en co-propagation, la diffusion Raman influence l’élargissement spectral. Finalement, les expériences et les simulations effectuées montrent qu’augmenter la réflectivité nominale et largeur de bande du réseau légèrement réfléchissant de la cavité permet d’atténuer la diffusion Raman, notamment en réduisant le gain Raman effectif.

Idrogeologia e geomorfologia dell'area carsica Buca di Ronzana, Dolina dell'Inferno e Farneto

Il ritrovamento, all'interno del Complesso Partigiano-Modenesi, di un grosso collettore attivo ha aggiunto un nuovo interrogativo nella già complessa situazione idrogeologica dell'area carsica Farneto, Buca di Ronzana, Dolina dell'Inferno. Si è quindi fatto ricorso ad un'attenta ricerca bibliografica riguardo alle colorazioni precedenti e ad un'accurata ricerca sul campo, in cui sono state descritte ed analizzate tutte le grotte, inghiottitoi e risorgenti attive della zona. In seguito è stata eseguita una nuova colorazione, immettendo 200 g di fluoresceina nella Valle Cieca di Ronzana il 16/5/2016, con fluocaptori posizionati in tre punti all'interno del Complesso Partigiano-Modenesi, nelle due risorgenti accessibili (Grotta Nuova e Ca' Masetti) e nella Grotta del Farneto. Il 22/5/2016 è stato osservato il torrente attivo principale della Grotta dei Modenesi di colore verde fluorescente, mentre nessuna traccia di colore è stata vista nelle altre cavità e nelle risorgenti. A fronte dei lavori svolti e dei risultati ottenuti con la collaborazione del GSB – USB, si può dunque affermare che: a) il torrente attivo scoperto a dicembre 2015 nel Complesso Grotta del Partigiano – Grotta dei Modenesi riceve l'acqua dalla Valle Cieca di Ronzana e, secondo le colorazioni di L. Fantini del 1959 e R. Casali nel 1972, recapita alla ex-risorgente del Fontanaccio, infine sfocia nel torrente Zena, dopo aver percorso un livello basso della Grotta del Farneto, inaccessibile all'uomo; b) il Sistema Ronzana-Modenesi-Farneto risulta completamente separato dall'adiacente sistema parallelo Coralupi-Nuova e dalla Risorgente di Ca' Masetti; c) le ricerche, le descrizioni e i risultati ottenuti con questa tesi possono essere utilizzati come base per effettuare nuove ricerche negli altri sistemi idrologici dell'area, in modo da chiarirne ulteriormente la circolazione idrica ipogea.

Mise en évidence de dysfonctions liées au développement de l'endométriose péritonérale Contributions angio-inflammatoires des cytokines et prostaglandines

L’endométriose est une maladie gynécologique, touchant les femmes en âge de procréer. Cette pathologie est caractérisée par la présence de tissu endométrial ectopique, c’est-à-dire en dehors de la cavité utérine. Des dysfonctions du système immunitaire sont de plus en plus souvent suspectées comme étant un des éléments responsables de la pathogenèse de cette maladie. L’objectif général de ce projet a donc été d’étudier les mécanismes cellulaires de molécules pro-inflammatoires aux propriétés variées et à l’expression anormalement élevée dans cette pathologie, que sont MIF et les prostaglandines PGE2 et PGF2α, dans les anomalies inflammatoires et invasives en cause dans cette pathologie. La première partie de nos travaux a porté sur l’étude d’un modèle murin de l’endométriose déficient du gène MIF. Le nombre et le volume des lésions collectées à partir des souris déficientes pour le gène MIF sont significativement inférieurs à ceux mesurés dans des souris sauvages utilisées comme contrôle. L’analyse par PCR des cellules isolées des lésions de souris déficientes du gène MIF a révélé une expression réprimée des protéines d’adhésion, d’inflammation et d’angiogenèse. Ces données démontrent pour la première fois que le MIF agit directement sur la croissance et la progression de lésions d’endométriose in vivo. Une partie de nos travaux a porté sur les molécules nécessaires au métabolisme de PGE2 et PGF2α dans l’endomètre eutopique des femmes normales et l’endomètre eutopique et ectopique des femmes atteintes d’endométriose. Selon nos données, l’expression de certains de ces facteurs est perturbée durant cette maladie, ce qui peut avoir des effets délétères sur la physiologie de la procréation. La stimulation des cellules ectopiques par PGF2α entraîne une libération accrue de VEGF et CXCL-8, ceci via l’induction de COX-2 et des deux variants d’épissage du récepteur FP. De plus, la PKC joue un rôle dans ce phénomène, dépendamment et indépendamment de la PLC. Par son effet inducteur sur la libération de VEGF et CXCL-8, PGF2α pourrait favoriser l’aspect inflammatoire et le développement ectopique des lésions d’endométriose, notamment par des phénomènes d’angiogenèse et de prolifération cellulaire accrus. L’effet de PGF2α sur la libération de VEGF et CXCL-8 par les cellules endométriales ectopiques pourrait également expliquer les quantités élevées de ces cytokines dans le liquide péritonéal des femmes atteintes d’endométriose, un phénomène suspecté dans l’infertilité et les douleurs associées à cette maladie. Nos derniers résultats obtenus à partir du liquide péritonéal montrent un profil cytokinique en faveur de l’angiogenèse et la prolifération des lésions d’endométriose, avec une forte augmentation des facteurs suivants : EGF, FGF-2, IL-1α, MIP-1β, TGFα, PDGF-AA, PDGF-BB, MCP-3, sCD40L, Gro Pan, IL-17α, MDC et Rantes, confortant nos observations préalables redéfinissant la maladie comme étant d’origine angio-inflammatoire. L’endométriose et ses symptômes sont des phénomènes complexes ayant probablement plus qu’une seule origine. Parmi les nombreux facteurs à l’expression altérée dans l’endométriose, notre étude montre que MIF, PGE2 et PGF2α, ainsi qu’une pléthore de facteurs pro-angiogéniques pourraient être de ceux jouant un rôle dans l’infertilité et les douleurs reliées à cette maladie.

Diagnostic des systèmes de drainage basé sur l'imagerie du géoradar en culture de canneberges

Une méthode optimale pour identifier les zones problématiques de drainage dans les champs de canneberges est d’un intérêt pratique pour les producteurs. Elle peut aider au développement de stratégies visant à améliorer le rendement des cultures. L’objectif de cette étude était de développer une méthodologie non intrusive de diagnostic d’un système de drainage en utilisant l’imagerie du géoradar ou Ground Penetrating Radar (GPR) ayant pour finalité de localiser les zones restrictives au drainage et de lier les scans du GPR à des propriétés du sol. Un système GPR muni d’une antenne monostatique a été utilisé pour acquérir des données dans deux champs de canneberges : un construit sur sol organique et l’autre sur sol minéral. La visualisation en trois dimensions de la stratification du champ a été possible après l’interpolation et l’analyse des faciès. La variabilité spatiale du rendement des cultures et la conductivité hydraulique saturée du sol ont été comparées aux données GPR par deux méthodes : calcul du pourcentage de différence et estimation de l’entropie. La visualisation des données couplée à leur analyse a permis de mettre en évidence la géométrie souterraine et des discontinuités importantes des champs. Les résultats montrent qu’il y a bonne corrélation entre les zones où la couche restrictive est plus superficielle et celle de faible rendement. Le niveau de similarité entre la conductivité hydraulique saturée et la profondeur de la couche restrictive confirme la présence de cette dernière. L’étape suivante a été la reconstruction de l’onde électromagnétique et son ajustement par modélisation inverse. Des informations quantitatives ont été extraites des scans : la permittivité diélectrique, la conductivité électrique et l’épaisseur des strates souterraines. Les permittivités diélectriques modélisées sont concordantes avec celles mesurées in-situ et celles de la littérature. Enfin, en permettant la caractérisation des discontinuités du sous-sol, les zones les plus pertinentes pour l’amélioration du drainage et d’irrigation ont été localisées, afin de maximiser le rendement.

Utilização de embriões liofilizados e flocos de Artemia na diversificação nutricional de pós-larvas do camarão marinho Litopenaes vannamei (Boone, 1931)

The objective of the current study was to evaluate the zootechnical performance (survival and growth) of Litopenaeus vannamei post-Iarvae fed an artificial shrimp diet supplemented with Artemia flakes or freeze-dried Artemia embryos. For that purpose, 20 culturing units were individually stocked with 50 shrimp post-Iarvae (average dry weight of 0,3 ± 0,03 mg) at a stocking density of 20 post-larvae per liter, and fed the experimental diets to satiation during 20 days. The experimental design consisted of four diets (T1, T2, T3 and T4) with five repetitions each. For treatments T1, T2 and T3, dietary supplements of 5mg of Artemia flakes (T1), freeze-dried Artemia embryos (T2), and of the commercial shrimp diet (T3) were offered 2 hours after the shrimp were initially fed the commercial shrimp diet. For treatment T4 (control), no additive was offered 2 hours after the initial feeding. Shrimp survival, absolut (GPA) and relative increase in weight (GPR), and specific growth rate (TCR) were used as evaluation criteria. After the experimental period, no significant statistical differences (p>0,05) in survival were observed. Regarding growth, the dietary treatment which used freeze-dried Artemia embryos as an additive (T2) presented the best results for GPA (6,7 ± 0,7 mg). There were no statistical differences within treatments T1, T3 and T4 (p>0,05). AIso, post-larvae fed freeze-dried embryos (T2) showed a relative increase in weight (2241,4%) which differed significantly (p<0,05) from T4(1911,7%) but not from T1 (1801,6%) or T3 (1946,7%). In conclusion, the results of the current study indicate that an artificial shrimp diet supplemented with freeze-dried Artemia embryos fulfils the nutritional requirements of post-larvae L. vannamei and promotes a better growth than diets not supplemented with Artemia flakes

Le processus de thermo-érosion du pergélisol dans la zone de pergélisol continu

Les polygones à coin de glace sont très répandus dans la zone du pergélisol continu. Lorsque le ruissellement d’eau de fonte nivale s’infiltre de façon concentrée dans une cavité, il peut initier le processus de thermo-érosion du pergélisol (notamment des coins de glace) pouvant mener à la formation de ravins. Dans la vallée de Qalikturvik sur l’Ile Bylot (NU, Canada), le développement de ravins de thermo-érosion dans un milieu de polygones à coins de glace entraîne comme impact : i. la réorganisation des réseaux de drainage impliquant un assèchement des milieux humides en marge des chenaux d’érosion, ii. des variations dans le régime thermique et de l’humidité de proche-surface et iii. la prise en charge et le déplacement des sédiments vers l’extérieur du bassin-versant. L’objectif de cette thèse vise à approfondir les connaissances géomorphologiques propres au ravinement par thermo-érosion, d’examiner, caractériser et quantifier les impacts du ravinement (tel que sus-mentionné en i. ii. iii.) et le rôle de celui-ci dans une optique d’évolution du paysage périglaciaire à l’échelle temporelle de l’année à la décennie. Les ravins sont dynamiques : un ravin en particulier déclenché en 1999 et étudié depuis s’érodait à une vitesse de 38 à 50 m/a durant sa première décennie d’existence, pour atteindre une longueur totale de ~750 m et une surface érodée de ~25 000 m² en 2009. Des puits sont localisés près des zones de ravinement actives ; des levées alluviale, mares et polygones effondrés dans les zones stabilisées post-perturbation. Sur la terrasse de polygones recouvrant le plancher de la vallée au site à l’étude, 35 ravins furent identifiés et 1401 polygones furent perturbés avec 200 000 m³ de sols transportés. Une amélioration du drainage, une dégradation de la capacité de rétention de l’humidité, une transition d’un écoulement de ruissellement vers un écoulement canalisé caractérise les aires ravinées et leurs environs. Les polygones intacts sont homogènes d’un à l’autre et dans leurs centres ; les polygones perturbés ont une réponse hétérogène (flore, humidité et régime thermique). Les milieux érodés hétérogènes succèdent aux milieux homogènes et deviennent le nouvel état d’équilibre pour plusieurs décennies.

Utilização de embriões liofilizados e flocos de Artemia na diversificação nutricional de pós-larvas do camarão marinho Litopenaes vannamei (Boone, 1931)

The objective of the current study was to evaluate the zootechnical performance (survival and growth) of Litopenaeus vannamei post-Iarvae fed an artificial shrimp diet supplemented with Artemia flakes or freeze-dried Artemia embryos. For that purpose, 20 culturing units were individually stocked with 50 shrimp post-Iarvae (average dry weight of 0,3 ± 0,03 mg) at a stocking density of 20 post-larvae per liter, and fed the experimental diets to satiation during 20 days. The experimental design consisted of four diets (T1, T2, T3 and T4) with five repetitions each. For treatments T1, T2 and T3, dietary supplements of 5mg of Artemia flakes (T1), freeze-dried Artemia embryos (T2), and of the commercial shrimp diet (T3) were offered 2 hours after the shrimp were initially fed the commercial shrimp diet. For treatment T4 (control), no additive was offered 2 hours after the initial feeding. Shrimp survival, absolut (GPA) and relative increase in weight (GPR), and specific growth rate (TCR) were used as evaluation criteria. After the experimental period, no significant statistical differences (p>0,05) in survival were observed. Regarding growth, the dietary treatment which used freeze-dried Artemia embryos as an additive (T2) presented the best results for GPA (6,7 ± 0,7 mg). There were no statistical differences within treatments T1, T3 and T4 (p>0,05). AIso, post-larvae fed freeze-dried embryos (T2) showed a relative increase in weight (2241,4%) which differed significantly (p<0,05) from T4(1911,7%) but not from T1 (1801,6%) or T3 (1946,7%). In conclusion, the results of the current study indicate that an artificial shrimp diet supplemented with freeze-dried Artemia embryos fulfils the nutritional requirements of post-larvae L. vannamei and promotes a better growth than diets not supplemented with Artemia flakes

Exploration of Ground Penetrating Radar and Time Domain Reflectometry Methods for the Determination of Pavement Dielectric Constant

Traditionally, densities of newly built roadways are checked by direct sampling (cores) or by nuclear density gauge measurements. For roadway engineers, density of asphalt pavement surfaces is essential to determine pavement quality. Unfortunately, field measurements of density by direct sampling or by nuclear measurement are slow processes. Therefore, I have explored the use of rapidly-deployed ground penetrating radar (GPR) as an alternative means of determining pavement quality. The dielectric constant of pavement surface may be a substructure parameter that correlates with pavement density, and can be used as a proxy when density of asphalt is not known from nuclear or destructive methods. The dielectric constant of the asphalt can be determined using ground penetrating radar (GPR). In order to use GPR for evaluation of road surface quality, the relationship between dielectric constants of asphalt and their densities must be established. Field measurements of GPR were taken at four highway sites in Houghton and Keweenaw Counties, Michigan, where density values were also obtained using nuclear methods in the field. Laboratory studies involved asphalt samples taken from the field sites and samples created in the laboratory. These were tested in various ways, including, density, thickness, and time domain reflectometry (TDR). In the field, GPR data was acquired using a 1000 MHz air-launched unit and a ground-coupled unit at 200 and 500 MHz. The equipment used was owned and operated by the Michigan Department of Transportation (MDOT) and available for this study for a total of four days during summer 2005 and spring 2006. The analysis of the reflected waveforms included “routine” processing for velocity using commercial software and direct evaluation of reflection coefficients to determine a dielectric constant. The dielectric constants computed from velocities do not agree well with those obtained from reflection coefficients. Perhaps due to the limited range of asphalt types studied, no correlation between density and dielectric constant was evident. Laboratory measurements were taken with samples removed from the field and samples created for this study. Samples from the field were studied using TDR, in order to obtain dielectric constant directly, and these correlated well with the estimates made from reflection coefficients. Samples created in the laboratory were measured using 1000 MHz air-launched GPR, and 400 MHz ground-coupled GPR, each under both wet and dry conditions. On the basis of these observations, I conclude that dielectric constant of asphalt can be reliably measured from waveform amplitude analysis of GJPR data, based on the consistent agreement with that obtained in the laboratory using TDR. Because of the uniformity of asphalts studied here, any correlation between dielectric constant and density is not yet apparent.

Influência no sistema de produção soja-algodoeiro na população de fitonematoides.

2016

Smantellamento di un reattore di potenza gas-grafite di I generazione: metodologie e tecnologie di rimozione della grafite e smantellamento del nocciolo

Il presente lavoro di tesi ha riguardato lo studio dello smantellamento di un reattore gas grafite di potenza di I Gen. L’indagine è stata focalizzata in particolare al recupero della grafite irraggiata che ne costituisce il core. Viene presentata una descrizione referenziata del reattore e dei suoi componenti per mettere in evidenza la particolare architettura e le specifiche problematiche ad essa correlate. A valle di un’indagine sulle esperienze internazionali in merito al decommissioning e allo smantellamento di questi tipi di reattori, si forniscono una possibile sequenza di accesso alla cavità del reattore e una procedura per il suo smantellamento; si descrivono sommariamente le tecnologie di taglio e di handling, attualmente allo stato dell’arte, considerate come più idonee a questo tipo di applicazione. Vengono descritte le principali criticità della grafite nuclear grade ed illustrati i fenomeni caratteristici che ne determinano l’evoluzione nel reattore. Sulla base dei dati resi disponibili dalla Sogin S.p:A. e ricorrendo ai dati di letteratura per quelli non disponibili, è stato effettuato un assessment della grafite irraggiata costituente il nocciolo del reattore, rivolto in particolare a determinarne le caratteristiche meccaniche e la resistenza residua post-irraggiamento. Per valutare la possibilità di prelevare la grafite dal nocciolo è stato ipotizzato un dispositivo di presa che agganci per attrito i blocchi di grafite del moderatore attraverso il canale assiale. Infine è stata valutata la fattibilità di tale metodo attraverso una serie di simulazioni agli elementi finiti dirette a verificare la resistenza del blocco in varie condizioni di carico e vincolo. Come risultato si è dimostrata la fattibilità, almeno in via preliminare, del metodo proposto, determinando l’inviluppo di utilizzo del dispositivo di presa nonché la compatibilità del metodo proposto con le tecnologie di handling precedentemente individuate.

Analisi speleogenetica del sistema ipogenico Cavallone-Bove (Massiccio della Majella, Abruzzo)

In questo lavoro viene descritto lo studio preliminare effettuato all’interno del sistema Cavallone-Bove, nel massiccio della Majella, Abruzzo. Sono state effettuate osservazioni sulle morfologie interne ed esterne delle grotte, sulla presenza di depositi chimici e fisici. Sono stati prelevati ed analizzati dei depositi chimici presenti in abbondanza nelle due cavità. È stato così possibile identificare l'origine delle grotte ed attribuirlo al modello tipico delle SAS. Le grotte sono state interessate dalla risalita di fluidi e vapori acidi in passato, ma che da un'attenta analisi è emerso che ci sono stati più eventi di risalita e molto probabilmente anche a differente acidità. In ultima analisi sono state discusse le serie di alterazione dei minerali oggetto di studio (gruppo dell'alunite, gibbsite, gesso), utili per comprendere la speleogenesi delle cavità e la provenienza dei fluidi.

Caratterizzazione sperimentale di cicli di cottura di un forno domestico ad incasso

L'obiettivo di questa tesi era caratterizzare il forno dell'Electrolux, andando a capire quali fossero i fenomeni di scambio termico presenti all'interno della cavità durante le diverse modalità di funzionamento (statico e ventilato) ed al variare del set-point. Tale obiettivo è stato raggiunto in maniera graduale: inizialmente si è caratterizzato il forno a vuoto e, successivamente, è stato utilizzato un "mattone standard" che simulasse la reale presenza del cibo. Quest'ultimo passo è stato realizzato seguendo la normativa "TM SP000003129 - EU Energy Consumption Test for Electric Ovens" relativa alla determinazione dell'indice di efficienza del forno. Mentre il primo obiettivo è stato raggiunto con successo, la determinazione dell'indice di efficienza è stata influenzata da parametri non controllabili, facendo si che i risultati ottenuti non corrispondessero a quelli dichiarati dalla casa costruttrice.