Upper-Pleistocene terrace deposits in Mediterranean climate: geomorphological and source-rock control on mineral and geochemical signatures (Betic Cordillera, SE Spain)

Mineral and chemical composition of alluvial Upper-Pleistocene deposits from the Alto Guadalquivir Basin (SE Spain) were studied as a tool to identify sedimentary and geomorphological processes controlling its formation. Sediments located upstream, in the north-eastern sector of the basin, are rich in dolomite, illite, MgO and KB2BO. Downstream, sediments at the sequence base are enriched in calcite, smectite and CaO, whereas the upper sediments have similar features to those from upstream. Elevated rare-earth elements (REE) values can be related to low carbonate content in the sediments and the increase of silicate material produced and concentrated during soil formation processes in the neighbouring source areas. Two mineralogical and geochemical signatures related to different sediment source areas were identified. Basal levels were deposited during a predominantly erosive initial stage, and are mainly composed of calcite and smectite materials enriched in REE coming from Neogene marls and limestones. Then the deposition of the upper levels of the alluvial sequences, made of dolomite and illitic materials depleted in REE coming from the surrounding Sierra de Cazorla area took place during a less erosive later stage of the fluvial system. Such modification was responsible of the change in the mineralogical and geochemical composition of the alluvial sediments.

Incisión fluvial del río Darro durante el periodo 1890-2010 en el sector urbano de Granada (Alambra-Valparaíso, España) determinada a partir de fotografías históricas

En este trabajo se calcula la tasa media de incisión fluvial del río Darro (Granada, España) durante el periodo 1890-2010 en su tramo urbano (sector Alhambra-Valparaíso). Para ello se han utilizado fotografías históricas en las que aparece dicho río, a partir de las cuales se ha podido determinar la posición del cauce en el momento en el que se realizaron las fotografías. La comparación con los escenarios actuales de tales imágenes ha permitido determinar la diferencia de altura del cauce a través de medidas de cotas absolutas realizadas mediante teodolito. Esta metodología ha permitido estimar de modo cuantitativo un índice de encajamiento vertical medio del río de 1,05 cm/año para el periodo histórico considerado.

Biostratigraphic Evidence Relating to the Age-Old Question of Hannibal's Invasion of Italy, I: History and Geological Reconstruction

Controversy over the alpine route that Hannibal of Carthage followed from the Rhône Basin into Italia has raged amongst classicists and ancient historians for over two millennia. The motivation for identifying the route taken by the Punic Army through the Alps lies in its potential for identifying sites of historical archaeological significance and for the resolution of one of history's most enduring quandaries. Here, we present stratigraphic, geochemical and microbiological evidence recovered from an alluvial floodplain mire located below the Col de la Traversette (~3000 m asl-above sea level) on the French/Italian border that potentially identifies the invasion route as the one originally proposed by Sir Gavin de Beer (de Beer 1974). The dated layer is termed the MAD bed (mass animal deposition) based on disrupted bedding, greatly increased organic carbon and key/specialized biological components/compounds, the latter reported in Part II of this paper. We propose that the highly abnormal churned up (bioturbated) bed was contaminated by the passage of Hannibal's animals, possibly thousands, feeding and watering at the site, during the early stage of Hannibal's invasion of Italia (218 bc).

A Microbial Link to Weathering of Postglacial Rocks and Sediments, Mount Viso Area, Western Alps, Demonstrated through Analysis of a Soil/Paleosol Bio/Chronosequence

Understanding the mechanism associated with rates of weathering and evolution of rocks→sediment→soil→paleosol in alpine environments raises questions related to the impact of microbial mediation versus various diverse abiotic chemical/physical processes, even including the overall effect of cosmic impact/airburst during the early stage of weathering in Late Glacial (LG) deposits. This study is of a chronosequence of soils/paleosols, with an age range that spans the post–Little Ice Age (post-LIA; <150 yr), the Little Ice Age (LIA; AD 1500–1850), the middle Neoglacial (∼3 ka)–Younger Dryas (YD; <12.8 ka), and the LG (<15 ka). The goal is to elicit trends in weathering, soil morphogenesis, and related eubacterial population changes over the past 13–15 k.yr. The older LG/YD paleosols in the sequence represent soil morphogenesis that started during the closing stage of Pleistocene glaciation. These are compared with undated soils of midto late Neoglacial age, the youngest of LIA and post-LIA age. All profiles formed in a uniform parentmaterial ofmetabasalt composition and in moraine, rockfall, protalus, and alluvial fan deposits. Elsewhere in Europe,North America, and Asia, the cosmic impact/airburst event at 12.8 ka often produced a distinctive, carbon-rich “black mat” layer that shows evidence of high-temperature melting. At this alpine site, older profiles of similar LG age contain scorched and melted surface sediments that are otherwise similar in composition to the youngest/thinnest profiles developing in the catchment today. Moreover, microbial analysis of the sediments offers new insight into the genesis of these sediments: the C and Cu (u = unweathered) horizons in LG profiles present at 12.8 ka (now Ah/Bw) show bacterial population structures that differ markedly from recent alluvial/protalus sample bacterial populations. We propose here that these differences are, in part, a direct consequence of the age/cosmic impact/weathering processes that have occurred in the chronosequence. Of the several questions that emerge from these sequences, perhaps the most important involve the interaction of biotic-mineral factors, which need to be understood if we are to generally fully appreciate the role played by microbes in rock weathering.

Bonnette de test d’optique adaptative pour l'Observatoire du Mont Mégantic

Les télescopes de grande envergure requièrent des nouvelles technologies ayant un haut niveau de maturité technologique. Le projet implique la création d’un banc de test d’optique adaptative pour l’évaluation de la performance sur le ciel de dispositifs connexes. Le banc a été intégré avec succès à l’observatoire du Mont Mégantic, et a été utilisé pour évaluer la performance d’un senseur pyramidal de front d’onde. Le système a permis la réduction effective de la fonction d’étalement du point d’un facteur deux. Plusieurs améliorations sont possibles pour augmenter la performance du système.

Conception d’un mécanisme déployable à grand ratio d’expansion et de son système d’actionnement par roues d’inertie pour applications spatiales

Cette thèse propose de développer des mécanismes déployables pour applications spatiales ainsi que des modes d’actionnement permettant leur déploiement et le contrôle de l’orientation en orbite de l’engin spatial les supportant. L’objectif étant de permettre le déploiement de surfaces larges pour des panneaux solaires, coupoles de télécommunication ou sections de station spatiale, une géométrie plane simple en triangle est retenue afin de pouvoir être assemblée en différents types de surfaces. Les configurations à membrures rigides proposées dans la littérature pour le déploiement de solides symétriques sont optimisées et adaptées à l’expansion d’une géométrie ouverte, telle une coupole. L’optimisation permet d’atteindre un ratio d’expansion plan pour une seule unité de plus de 5, mais présente des instabilités lors de l’actionnement d’un prototype. Le principe de transmission du mouvement d’un étage à l’autre du mécanisme est revu afin de diminuer la sensibilité des performances du mécanisme à la géométrie de ses membrures internes. Le nouveau modèle, basé sur des courroies crantées, permet d’atteindre des ratios d’expansion plans supérieurs à 20 dans certaines configurations. L’effet des principaux facteurs géométriques de conception est étudié afin d’obtenir une relation simple d’optimisation du mécanisme plan pour adapter ce dernier à différents contextes d’applications. La géométrie identique des faces triangulaires de chaque surface déployée permet aussi l’empilement de ces faces pour augmenter la compacité du mécanisme. Une articulation spécialisée est conçue afin de permettre le dépliage des faces puis leur déploiement successivement. Le déploiement de grandes surfaces ne se fait pas sans influencer lourdement l’orientation et potentiellement la trajectoire de l’engin spatial, aussi, différentes stratégies de contrôle de l’orientation novatrices sont proposées. Afin de tirer profit d’une grande surface, l’actionnement par masses ponctuelles en périphérie du mécanisme est présentée, ses équations dynamiques sont dérivées et simulées pour en observer les performances. Celles-ci démontrent le potentiel de cette stratégie de réorientation, sans obstruction de l’espace central du satellite de base, mais les performances restent en deçà de l’effet d’une roue d’inertie de masse équivalente. Une stratégie d’actionnement redondant par roue d’inertie est alors présentée pour différents niveaux de complexité de mécanismes dont toutes les articulations sont passives, c’est-à-dire non actionnées. Un mécanisme à quatre barres plan est simulé en boucle fermée avec un contrôleur simple pour valider le contrôle d’un mécanisme ciseau commun. Ces résultats sont étendus à la dérivation des équations dynamiques d’un mécanisme sphérique à quatre barres, qui démontre le potentiel de l’actionnement par roue d’inertie pour le contrôle de la configuration et de l’orientation spatiale d’un tel mécanisme. Un prototype à deux corps ayant chacun une roue d’inertie et une seule articulation passive les reliant est réalisé et contrôlé grâce à un suivi par caméra des modules. Le banc d’essai est détaillé, ainsi que les défis que l’élimination des forces externes ont représenté dans sa conception. Les résultats montrent que le système est contrôlable en orientation et en configuration. La thèse se termine par une étude de cas pour l’application des principaux systèmes développés dans cette recherche. La collecte de débris orbitaux de petite et moyenne taille est présentée comme un problème n’ayant pas encore eu de solution adéquate et posant un réel danger aux missions spatiales à venir. L’unité déployable triangulaire entraînée par courroies est dupliquée de manière à former une coupole de plusieurs centaines de mètres de diamètre et est proposée comme solution pour capturer et ralentir ces catégories de débris. Les paramètres d’une mission à cette fin sont détaillés, ainsi que le potentiel de réorientation que les roues d’inertie permettent en plus du contrôle de son déploiement. Près de 2000 débris pourraient être retirés en moins d’un an en orbite basse à 819 km d’altitude.

Geomorphological constraining of tsunami (?) run-up in the Alcantarilha coastal lowland (Central Algarve, Portugal)

The Alcantarilha lowland, partly barred by a well developed barrier, including foredunes covering Pleistocene-Holocene beachrock and aeolianite, develops across the Alcantarilha infilled estuary, the beach-dune extending further SE until the Salgados lagoon. A topographic and coring survey revealed a peculiar feature at the leeward toe of the dune ridge close to the inlet area: a sandy fan with location, shape and morphology suggesting emplacement by single or multiple overwash of the barrier tip rather than tidal forcing. Its storm or tsunami origin and age are under investigation, and the only time-constrain available at present is that it should post-date ca. 6600 cal BP, the most recent in situ aeolianite (Moura et al., 2007) dated so far. METHODS, DATA SET AND RESULTS The fan boundaries are distinctive in aerial photos and satellite images: it is roughly ellipsoidal, ~200 m wide and ~300 m elongated paralleling the shoreline, rising ~ 0.9-1.2 m above the surrounding floodplain surface. Detailed topography shows that its short axis aligns with SW-NE elongated (though irregular) depressions in the dune crest, which link the beach with the fan. This could have favoured funnelling of, or erosion by, water overtopping the barrier but, in either case, the fan should correspond to extreme and abrupt event(s) of coastal flooding. 18 trenches and cores were performed in the exposed area of the fan and nearby flood plain to obtain samples and data on its sedimentology, lithostratigraphy and geometry. The fan consists of well sorted and rounded sand (Fig. 2). It thins away and wedges out landwards of the apex (located near Alc29T) where it is partly covered by dune sand. Its lower boundary is undulating and marked by textural contrast between sand (fan) and underlying mud (alluvial/lagoonal); an accumulation of marine-sourced perforated pebbles showing limited lateral continuity may pinpoint this boundary near the foredune (core Alc 25, ca. 80 m westward of profile in Fig.1); mud-balls were also observed immediately above this surface in cores and trenches. As the washover was probably emplaced in a barred lagoonal/estuarine floodplain setting, the fan’s northern outer belt is enclosed by low-energy sediments (not shown in Fig. 2).

Étude du comportement des fluides magnétorhéologiques (MR) en compression-cisaillement simultanée

Les fluides magnétorhéologiques (MR) sont des fluides intelligents dont la viscosité apparente peut être modifiée rapidement (<1ms) par l'application d'un champ magnétique externe. À l'aide de cette caractéristique unique, les embrayages MR permettent de moduler rapidement un couple entre deux surfaces sans contact mécanique direct. De construction simple et robuste, les embrayages MR offrent ainsi un potentiel remarquable d'innovation pour diverses applications robotiques nécessitant un contrôle rapide et une haute fiabilité, comme dans les domaines de l'automobile [10], de l'aéronautique [16] ou de l'interaction humaine [77]. À ce jour, les embrayages MR exploitent le fluide MR strictement en cisaillement pur. Dans de telles conditions, la densité de couple des embrayages est limitée par l'optimisation de la mécanique des embrayages (ex. : poids) [63] et les propriétés fondamentales des fluides MR (ex. : contrainte) [11]. Alors qu'en cisaillement pur, la contrainte des fluides MR est limitée à ∼100 kPa, des études récentes démontrent qu'elle peut être augmentée d'un ordre de grandeur (>1000 kPa) lorsque le fluide MR est soumis à une compression, avant d'être cisaillé [89]. La combinaison de la compression et du cisaillement du fluide MR pourrait ainsi décupler la densité de couple des embrayages MR, mais ce phénomène d'agrégation assistée par compression, aussi appelé squeeze-strengthening ou super-strong} (SS), est toujours très mal compris. Beaucoup d'incertitude persiste quant à l'origine exacte du phénomène [45], des conditions qui le favorisent [55] [75] et des effets qu'il engendre [31]. Dans le but ultime d'augmenter la densité de couple des embrayages MR à l'aide du phénomène SS, le présent projet de recherche vise à étudier le comportement rhéologique des fluides MR dans des conditions de compression et de cisaillement simultané afin d'en comprendre les conditions qui favorisent le phénomène d'augmentation des contraintes. Pour ce faire, un banc d'essai permettant la compression pure, le cisaillement pur et la compression-cisaillement simultanée des fluides MR est conçu et utilisé pour étudier le fluide MR lorsque soumis à des conditions de chargement typique des embrayages MR. Les résultats expérimentaux issus de cette vaste étude expérimentale permettront d'établir un lien direct entre ce phénomène et le celui de filtration, duquel un modèle prédictif sera proposé. À l'aide du modèle théorique, le phénomène SS sera étudié à l'aide de diverses compositions de fluide MR (ex. : concentration, taille des particules, viscosité) et différentes géométries de compression, ce qui permettra de valoriser le modèle pour la conception préliminaire d'embrayages MR qui exploitent le phénomène SS.

Évaluation de la performance des règles de gestion d'un réservoir de production hydroélectrique mises à jour à l'aide de la programmation dynamique stochastique et d'un modèle hydrologique

L’entreprise Rio Tinto effectue la gestion du système hydrique de la rivière Nechako, situé en Colombie-Britannique (Canada), à partir de règles de gestion optimisées à l’aide d’un algorithme de programmation dynamique stochastique (PDS) et de scénarios d’apports historiques. Les récents développements en recherche opérationnelle tendent à démontrer que la mise à jour des règles de gestion en mode prévisionnel permet d’améliorer la performance des règles de gestion lorsque des prévisions d’ensemble sont utilisées pour mieux cerner les incertitudes associées aux apports à venir. La modélisation hydrologique permet de suivre l’évolution d’un ensemble de processus hydrologiques qui varient dans le temps et dans l’espace (réserve de neige, humidité du sol, etc.). L’utilisation de modèles hydrologiques, en plus d’offrir la possibilité de construire des prévisions d’ensemble qui tiennent compte de l’ensemble des processus simulés, permet de suivre l’évolution de variables d’état qui peuvent être utilisées à même l’algorithme d’optimisation pour construire les probabilités de transition utiles à l’évaluation de la valeur des décisions futures. À partir d’un banc d’essais numériques dans lequel le comportement du bassin versant de la rivière Nechako est simulé à l’aide du modèle hydrologique CEQUEAU, les résultats du présent projet démontrent que la mise à jour des règles avec l’algorithme de PDS en mode prévisionnel permet une amélioration de la gestion du réservoir Nechako lorsque comparée aux règles optimisées avec l’algorithme en mode historique. Le mode prévisionnel utilisant une variable hydrologique combinant un modèle autorégressif d’ordre 5 (AR5) et la valeur maximale de l’équivalent en eau de la neige (ÉENM) a permis de réduire les déversements non-productifs et les inondations tout en maintenant des productions similaires à celles obtenues à l’aide de règles optimisées en mode historique utilisant l’ÉENM comme variable hydrologique. De plus, les résultats du projet démontrent que l’utilisation de prévisions hydrologiques d’ensemble en mode historique pour construire une variable hydrologique permettant d’émettre une prévision du volume d’apport médian pour les huit mois à venir (PVAM) ne permettait pas d’obtenir des résultats de gestion supérieurs à ceux obtenus avec la variable d’ÉENM.

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.

As Escadarias de Terraços do Ródão à Chamusca (Baixo Tejo) - Caracterização e Interpretação de Dados Sedimentares, Tectónicos, Climáticos e do Paleolítico

As unidades estratigráficas que resultaram da evolução do rio Tejo em Portugal, aqui analisadas em pormenor entre Vila Velha de Ródão e Chamusca, possuem distintas características sedimentares e indústrias líticas: uma unidade culminante do enchimento sedimentar (o ancestral Tejo, antes do início da etapa de incisão fluvial) - SLD13 (+142 a 262 m acima do leito actual; com provável idade 3,6 a 1,8 Ma), sem indústrias identificadas; terraço T1 (+76 a 180 m; ca. 1000? a 900 ka), sem indústrias; terraço T2 (+57 a 150 m; idade estimada em ca. 600 ka), sem indústrias; terraço T3 (+36 a 113 m; ca. 460 a 360? ka), sem indústrias; terraço T4 (+26 a 55 m; ca. 335 a 155 ka), Paleolítico Inferior (Acheulense) em níveis da base e intermédios mas Paleolítico Médio inicial em níveis do topo; terraço T5 (+5 a 34 m; 135 a 73 ka), Paleolítico Médio (com talhe Mustierense, Levallois); terraço T6 (+3 a 14 m; 62 a 32 ka), Paleolítico Médio final (Mustierense final); Areias da Carregueira (areias eólicas) e coluviões (+3 a ca. 100 m; 32 a 12 ka), Paleolítico Superior a Epipaleolítico; enchimento da planície aluvial (+0 a 8 m; ca. 12 ka a actual), Mesolítico e indústrias mais recentes. As diferenças na elevação (a.r.b.) das escadarias de terraços resultam de soerguimento diferencial, devido a falhas ativas. Numa dada escadaria datada, a projeção da elevação da superfície de cada terraço (a.r.b.) versus a sua idade permitiu estimar a idade do topo do terraço T2 (ca. 600 ka) e a provável idade do início da etapa de incisão (ca. 1,8 Ma). Obteve-se a duração da fase de agradação dos terraços baixos e médios: T6 – 30 ka; T5 – 62 ka; T4 – ca. 180 ka; T3 – ca. 100? ka. Conclui-se que durante o Plistocénico médio e final, as fases de incisão e alargamento do vale foram curtas (ca. 11-25 ka) e ocorreram durante períodos de nível do mar muito baixo, alternando com mais longas fases de inundação e agradação do vale durante níveis do mar mais altos. Estas oscilações eustáticas de causa climática estão sobrepostas a um contexto de soerguimento de longo termo, controlando o desenvolvimento das escadarias. Calculou-se que para os últimos ca. 155 ka as taxas de incisão de curto-termo apresentam valores (0,09 a 0,41 m/ka), aproximadamente, duplos dos calculados para o intervalo ca. 155 a 900 ka (0,04 a 0,28 m/ka). Este aumento na taxa de incisão deve estar relacionado com um aumento na taxa de soerguimento por intensificação da compressão devido à convergência entre as placas Africana e Eurasiática. Abstract: The terrace staircases of the Lower Tagus River (Ródão to Chamusca) – characterization and interpretation of the sedimentary, tectonic, climatic and Palaeolithic data The stratigraphic units that record the evolution of the Tagus River in Portugal (study area between Vila Velha de Ródão and Chamusca villages) have different sedimentary characteristics and lithic industries: a culminant sedimentary unit (the ancestral Tagus, before the drainage network entrenchment) – SLD13 (+142 to 262 m above river bed – a.r.b.; with probable age 3.6 to 1.8 Ma), without artefacts; T1 terrace (+76 to 180 m; ca. 1000? to 900 ka), without artefacts; T2 terrace (+57 to 150 m; top deposits with a probable age ca. 600 ka), without artefacts; T3 terrace (+36 to 113 m; ca. 460 to 360? ka), without artefacts; T4 terrace (+26 to 55 m; ca. 335 a 155 ka), Lower Paleolithic (Acheulian) at basal and middle levels but early Middle Paleolithic at top levels; T5 terrace (+5 to 34 m; 135 to 73 ka), Middle Paleolithic (Mousterian; Levallois technique); T6 terrace (+3 to 14 m; 62 to 32 ka), late Middle Paleolithic (late Mousterian); Carregueira Sands (aeolian sands) and colluvium (+3 a ca. 100 m; 32 to 12 ka), Upper Paleolithic to Epipaleolithic; alluvial plain (+0 to 8 m; ca. 12 ka to present), Mesolithic and more recent industries. The differences in elevation (a.r.b.) of the several terrace staircases results from differential uplift due to active faults. The age interval for each aggradation phase of T3 to T6 terraces was obtained: T3 – ca. 100? ka; T4 – ca. 180 ka; T5 – 62 ka; T6 – 30 ka. The intervals of river down-cutting and widening of the valley floor were short (ca. 11-25 ka) and coincided with periods of very low sea-level. The plotting of the elevation (a.r.b.) versus the age of each terrace surface allows to estimate the age of the T2 terrace (ca. 600 ka) and the probable age of the beginning of the incision stage (ca. 1.8 Ma). So, the high amplitude sea-level changes that characterized the Middle and Late Pleistocene strongly determined the episodic down-cutting phases of the river during the low stands sea levels that alternated with the flooding and aggradation phases of the incised valley during highstand sea levels. These climate related eustatic oscillations are superimposed onto a long term uplift pattern, controlling the river terrace staircase development. During the last ca. 155 ka, the short-term incision rates (0.09 a 0.41 m/ka) were twice the values determined for the interval 155 to 900 ka (0.04 to 0.28 m/ka). This increase in incision rate should be related with an increase in uplift rate resulting from an intensification of compression due to the convergence between African - Eurasian plates.

Simulación de excavaciones urbanas mediante modelos de elementos finitos en depósitos sedimentarios de origen aluvial en Sabaneta

En este trabajo se realizan simulaciones de excavaciones profundas en suelos de origen aluvial en la ciudad de Sabaneta, mediante el empleo de modelos en elementos finitos integrados por el software PLAXIS® -- Los desplazamientos horizontales son comparados con mediciones de inclinómetros instalados en el trasdós del muro diafragma anclado del proyecto Centro Comercial Mayorca Fase III, localizado en el municipio de Sabaneta, Antioquia -- Finalmente, se concluye acerca de la sensibilidad de los parámetros más relevantes según el modelo constitutivo empleado y la viabilidad en su aplicación para la solución del problema evaluado

Applications of perceptual sparse representation (Spikegram) for copyright protection of audio signals

Chaque année, le piratage mondial de la musique coûte plusieurs milliards de dollars en pertes économiques, pertes d’emplois et pertes de gains des travailleurs ainsi que la perte de millions de dollars en recettes fiscales. La plupart du piratage de la musique est dû à la croissance rapide et à la facilité des technologies actuelles pour la copie, le partage, la manipulation et la distribution de données musicales [Domingo, 2015], [Siwek, 2007]. Le tatouage des signaux sonores a été proposé pour protéger les droit des auteurs et pour permettre la localisation des instants où le signal sonore a été falsifié. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser la représentation parcimonieuse bio-inspirée par graphe de décharges (spikegramme), pour concevoir une nouvelle méthode permettant la localisation de la falsification dans les signaux sonores. Aussi, une nouvelle méthode de protection du droit d’auteur. Finalement, une nouvelle attaque perceptuelle, en utilisant le spikegramme, pour attaquer des systèmes de tatouage sonore. Nous proposons tout d’abord une technique de localisation des falsifications (‘tampering’) des signaux sonores. Pour cela nous combinons une méthode à spectre étendu modifié (‘modified spread spectrum’, MSS) avec une représentation parcimonieuse. Nous utilisons une technique de poursuite perceptive adaptée (perceptual marching pursuit, PMP [Hossein Najaf-Zadeh, 2008]) pour générer une représentation parcimonieuse (spikegramme) du signal sonore d’entrée qui est invariante au décalage temporel [E. C. Smith, 2006] et qui prend en compte les phénomènes de masquage tels qu’ils sont observés en audition. Un code d’authentification est inséré à l’intérieur des coefficients de la représentation en spikegramme. Puis ceux-ci sont combinés aux seuils de masquage. Le signal tatoué est resynthétisé à partir des coefficients modifiés, et le signal ainsi obtenu est transmis au décodeur. Au décodeur, pour identifier un segment falsifié du signal sonore, les codes d’authentification de tous les segments intacts sont analysés. Si les codes ne peuvent être détectés correctement, on sait qu’alors le segment aura été falsifié. Nous proposons de tatouer selon le principe à spectre étendu (appelé MSS) afin d’obtenir une grande capacité en nombre de bits de tatouage introduits. Dans les situations où il y a désynchronisation entre le codeur et le décodeur, notre méthode permet quand même de détecter des pièces falsifiées. Par rapport à l’état de l’art, notre approche a le taux d’erreur le plus bas pour ce qui est de détecter les pièces falsifiées. Nous avons utilisé le test de l’opinion moyenne (‘MOS’) pour mesurer la qualité des systèmes tatoués. Nous évaluons la méthode de tatouage semi-fragile par le taux d’erreur (nombre de bits erronés divisé par tous les bits soumis) suite à plusieurs attaques. Les résultats confirment la supériorité de notre approche pour la localisation des pièces falsifiées dans les signaux sonores tout en préservant la qualité des signaux. Ensuite nous proposons une nouvelle technique pour la protection des signaux sonores. Cette technique est basée sur la représentation par spikegrammes des signaux sonores et utilise deux dictionnaires (TDA pour Two-Dictionary Approach). Le spikegramme est utilisé pour coder le signal hôte en utilisant un dictionnaire de filtres gammatones. Pour le tatouage, nous utilisons deux dictionnaires différents qui sont sélectionnés en fonction du bit d’entrée à tatouer et du contenu du signal. Notre approche trouve les gammatones appropriés (appelés noyaux de tatouage) sur la base de la valeur du bit à tatouer, et incorpore les bits de tatouage dans la phase des gammatones du tatouage. De plus, il est montré que la TDA est libre d’erreur dans le cas d’aucune situation d’attaque. Il est démontré que la décorrélation des noyaux de tatouage permet la conception d’une méthode de tatouage sonore très robuste. Les expériences ont montré la meilleure robustesse pour la méthode proposée lorsque le signal tatoué est corrompu par une compression MP3 à 32 kbits par seconde avec une charge utile de 56.5 bps par rapport à plusieurs techniques récentes. De plus nous avons étudié la robustesse du tatouage lorsque les nouveaux codec USAC (Unified Audion and Speech Coding) à 24kbps sont utilisés. La charge utile est alors comprise entre 5 et 15 bps. Finalement, nous utilisons les spikegrammes pour proposer trois nouvelles méthodes d’attaques. Nous les comparons aux méthodes récentes d’attaques telles que 32 kbps MP3 et 24 kbps USAC. Ces attaques comprennent l’attaque par PMP, l’attaque par bruit inaudible et l’attaque de remplacement parcimonieuse. Dans le cas de l’attaque par PMP, le signal de tatouage est représenté et resynthétisé avec un spikegramme. Dans le cas de l’attaque par bruit inaudible, celui-ci est généré et ajouté aux coefficients du spikegramme. Dans le cas de l’attaque de remplacement parcimonieuse, dans chaque segment du signal, les caractéristiques spectro-temporelles du signal (les décharges temporelles ;‘time spikes’) se trouvent en utilisant le spikegramme et les spikes temporelles et similaires sont remplacés par une autre. Pour comparer l’efficacité des attaques proposées, nous les comparons au décodeur du tatouage à spectre étendu. Il est démontré que l’attaque par remplacement parcimonieux réduit la corrélation normalisée du décodeur de spectre étendu avec un plus grand facteur par rapport à la situation où le décodeur de spectre étendu est attaqué par la transformation MP3 (32 kbps) et 24 kbps USAC.

Modélisation et validation expérimentale d'un modèle vibroacoustique d'un silencieux d'une motoneige

Ce mémoire traite la modélisation et la validation expérimentale du bruit d’un silencieux de motoneige. La première phase du projet consiste à modéliser numériquement le système d’échappement avec les méthodes numériques suivantes : éléments finis et éléments finis de frontière, afin d’évaluer ses performances acoustiques : perte par transmission, bruit de bouche et bruit de paroi. Une deuxième phase du projet consiste à valider expérimentalement les performances acoustiques calculées numériquement. La dernière phase du projet se consacrera à une étude paramétrique expérimentale d’un silencieux sur banc moteur. En conclusion, les résultats des modèles numériques mis en œuvre concordent bien avec les résultats expérimentaux. Cependant, les aspects non linéaires rencontrés à la dernière phase du projet n’ont pas été étudiés davantage.

NEW DATA ON THE CHRONOLOGY OF THE VALE DO FORNO SEDIMENTARY SEQUENCE (LOWER TAGUS RIVER TERRACE STAIRCASE) AND ITS RELEVANCE AS FLUVIAL ARCHIVE OF THE MIDDLE PLEISTOCENE IN WESTERN IBERIA

NEW DATA ON THE CHRONOLOGY OF THE VALE DO FORNO SEDIMENTARY SEQUENCE (LOWER TAGUS RIVER TERRACE STAIRCASE) AND ITS RELEVANCE AS FLUVIAL ARCHIVE OF THE MIDDLE PLEISTOCENE IN WESTERN IBERIA Pedro P. Cunha 1, António A. Martins 2, Jan-Pieter Buylaert 3,4, Andrew S. Murray 4, Luis Raposo 5, Paolo Mozzi 6, Martin Stokes 7 1 MARE - Marine and Environmental Sciences Centre, Department of Earth Sciences, University of Coimbra, Portugal: pcunha@dct.uc.pt 2 MARE - Marine and Environmental Sciences Centre, Dep. Geociências, University of Évora, Portugal; aam@uevora.pt 3 Centre for Nuclear Technologies, Technical University of Denmark, Risø Campus, Denmark; jabu@dtu.dk 4 Nordic Laboratory for Luminescence Dating, Aarhus University, Risø DTU, Denmark; anmu@dtu.dk 5 Museu Nacional de Arqueologia, Lisboa, Portugal; 3raposos@sapo.pt 6 Department of Geosciences, University of Padova, Italy; paolo.mozzi@unipd.it 7 School of Geography, Earth and Environmental Sciences, University of Plymouth, UK; m.stokes@plymouth.ac.uk The stratigraphic units that record the evolution of the Tagus River in Portugal (study area between Vila Velha de Ródão and Porto Alto villages; Fig. 1) have different sedimentary characteristics and lithic industries (Cunha et al., 2012): - a culminant sedimentary unit (the ancestral Tagus, before the drainage network entrenchment) – SLD13 (+142 to 262 m above river bed – a.r.b.; with probable age ca. 3,6 to 1,8 Ma), without artefacts; - T1 terrace (+84 to 180 m; ca. 1000? to 900 ka), without artefacts; - T2 terrace (+57 to 150 m; top deposits with a probable age ca. 600 ka), without artefacts; - T3 terrace (+43 to 113 m; ca. 460 to 360? ka), without artefacts; - T4 terrace (+26 to 55 m; ca. 335 a 155 ka), Lower Paleolithic (Acheulian) at basal and middle levels but early Middle Paleolithic at top levels; - T5 terrace (+5 to 34 m; 135 to 73 ka), Middle Paleolithic (Mousterian; Levallois technique); - T6 terrace (+3 to 14 m; 62 to 32 ka), late Middle Paleolithic (late Mousterian); - Carregueira Sands (aeolian sands) and colluvium (+3 a ca. 100 m; 32 to 12 ka), Upper Paleolithic to Epipaleolithic; - alluvial plain (+0 to 8 m; ca. 12 ka to present), Mesolithic and more recent industries. The differences in elevation (a.r.b.) of the several terrace staircases results from differential uplift due to active faults. Longitudinal correlation with the terrace levels indicates that a graded profile ca. 200 km long was achieved during terrace formation periods and a strong control by sea base level was determinant for terrace formation. The Neogene sedimentary units constituted the main source of sediments for the fluvial terraces (Fig. 2). Geomorphological mapping, coupled with lithostratigraphy, sedimentology and luminescence dating (quartz-OSL and K-feldspar post-IRIR290) were used in this study focused on the T4 terrace, which comprises a Lower Gravels (LG) unit and an Upper Sand (US) unit. The thick, coarse and dominantly massive gravels of the LG unit indicate deposition by a coarse bed-load braided river, with strong sediment supply, high gradient and fluvial competence, during conditions of rapidly rising sea level. Luminescence dating only provided minimum ages but it is probable that the LG unit corresponds to the earlier part of the MIS9 (ca. 335 to 325 ka), immediately postdating the incision promoted by the very low sea level (reaching ca. -140 m) during MIS10 (362 to 337 ka), a period of relatively cold climate conditions with weak vegetation cover on slopes and low sea level. Fig. 1. Main Portuguese reaches in which the Tagus River can be divided (Lower Tagus Basin): I – from the Spanish border to Arneiro (a general E–W trend, mainly consisting of polygonal segments); II – from Arneiro to Gavião (NE–SW); III – from Gavião to Arripiado (E–W); IV – from Arripiado to Vila Franca de Xira (NNE-SSW); V – from Vila Franca de Xira to the Atlantic shoreline. The faults considered to be the limit of the referred fluvial sectors are: F1 – Ponsul-Arneiro fault (WSW-ENE); F2 – Gavião fault (NW-SE); F3 – Ortiga fault (NW-SE); F4 – Vila Nova da Barquinha fault (W-E); F5 – Arripiado-Chamusca fault (NNE-SSW). 1 – estuary; 2 – terraces; 3 – faults; 4 – Tagus main channel. The main Iberian drainage basins are also represented (inset). The lower and middle parts of the US unit, comprising an alternation of clayish silts with paleosols and minor sands to the east (flood-plain deposits) and sand deposits to the west (channel belt), have a probable age of ca. 325 to 200 ka. This points to formation during MIS9 to MIS7, under conditions of high to medium sea levels and warm to mild conditions. The upper part of the US unit, dominated by sand facies and with OSL ages of ca. 200 to 154 ka, correlates with the early part of the MIS6. During this period, progradation resulted from climate deterioration and relative depletion of vegetation that promoted enhanced sediment production in the catchment, coupled with initiation of sea-level lowering that increased the longitudinal slope. The Vale do Forno and Vale da Atela archaeological sites (Alpiarça, central Portugal) document the earliest human occupation in the Lower Tagus River, well established in geomorphological and environmental terms, within the Middle Pleistocene. The Lower Palaeolithic sites were found on the T4 terrace (+26 m, a.r.b.). The oldest artefacts previously found in the LG unit, display crude bifacial forms that can be attributed to the Acheulian, with a probable age of ca. 335 to 325 ka. The T4 US unit has archaeological sites stratigraphically documenting successive phases of an evolved Acheulian, that probably date ca. 325 to 300 ka. Notably, these Lower Palaeolithic artisans were able to produce tools with different sophistication levels, simply by applying different strategies: more elaborated reduction sequences in case of bifaces and simple reduction sequences to obtain cleavers. Fig. 2. . Simplified geologic map of the Lower Tagus Cenozoic basin, adapted from the Carta Geológica de Portugal, 1/500000, 1992). The study area (comprising the Vale do Forno and Vale de Atela sites) is located on the more upstream sector of the Lower Tagus River reach IV, between Arripiado and Chamusca villages. 1 – alluvium (Holocene); 2 – terraces (Pleistocene); 3 – sands, silts and gravels (Paleogene to Pliocene); 4 – Sintra Massif (Cretaceous); 5 – limestones, marls, silts and sandstones (Mesozoic); 6 – quartzites (Ordovician); 7 – basement (Proterozoic to Palaeozoic); 8 – main fault. The main Portuguese reaches of the Tagus River are identified (I to V). The VF3 site (Milharós), containing a Final Acheulian industry, with fine and elaborated bifaces) found in a stratigraphic level located between the T4 terrace deposits and a colluvium associated with Late Pleistocene aeolian sands (32 to 12 ka), has an age younger than ca. 154 ka but much older than 32 ka. In the study area, the sedimentary units of the T4 terrace seem to record the river response to sea-level changes and climatically-driven fluctuations in sediment supply. REFERENCES Cunha P. P., Almeida N. A. C., Aubry T., Martins A. A., Murray A. S., Buylaert J.-P., Sohbati R., Raposo L., Rocha L., 2012, Records of human occupation from Pleistocene river terrace and aeolian sediments in the Arneiro depression (Lower Tejo River, central eastern Portugal). Geomorphology, vol. 165-166, pp. 78-90.