HAL-Ecole des Ponts ParisTech
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Probability-graphons: Limits of large dense weighted graphs
No full textInternational audienceWe introduce probability-graphons which are probability kernels that generalize graphons to the case of weighted graphs. Probability-graphons appear as the limit objects to study sequences of large weighted graphs whose distribution of subgraph sampling converge. The edge-weights are taken from a general Polish space, which also covers the case of decorated graphs. Here, graphs can be either directed or undirected. Starting from a distance inducing the weak topology on measures, we define a cut distance on probability-graphons, making it a Polish space, and study the properties of this cut distance. In particular, we exhibit a tightness criterion for probability-graphons related to relative compactness in the cut distance. We also prove that under some conditions on the distance , which are satisfied for some well-know distances like the Prohorov distance, and the Fortet-Mourier and Kantorovitch-Rubinstein norms, the topology induced by the cut distance on the spaceof probability-graphons is independent from the choice of . Eventually, we prove that this topology coincides with the topology induced by the convergence in distribution of the sampled subgraphs
Tamari intervals and blossoming trees
No full textInternational audienceWe introduce a simple bijection between Tamari intervals and the blossoming trees (Poulalhon and Schaeffer, 2006) encoding planar triangulations, using a new meandering representation of such trees. Its specializations to the families of synchronized, Kreweras, new/modern, and infinitely modern intervals give a combinatorial proof of the counting formula for each family. Compared to (Bernardi and Bonichon, 2009), our bijection behaves well with the duality of Tamari intervals, enabling also the counting of self-dual intervals
AnySat: An Earth Observation Model for Any Resolutions, Scales, and Modalities
No full textInternational audienceGeospatial models must adapt to the diversity of Earth observation data in terms of resolutions, scales, and modalities. However, existing approaches expect fixed input configurations, which limits their practical applicability. We propose AnySat, a multimodal model based on joint embedding predictive architecture (JEPA) and scale-adaptive spatial encoders, allowing us to train a single model on highly heterogeneous data in a self-supervised manner. To demonstrate the advantages of this unified approach, we compile GeoPlex, a collection of 5 multimodal datasets with varying characteristics and distinct sensors. We then train a single powerful model on these diverse datasets simultaneously. Once fine-tuned or probed, we reach state-of-the-art results on the test sets of GeoPlex and for 6 external datasets across various environment monitoring tasks: land cover mapping, tree species identification, crop type classification, change detection, climate type classification, and segmentation of flood, burn scar, and deforestation
France in Miniature: The Descriptive Legitimacy of the Random Selection Process
No full textInternational audienceThis chapter examines the descriptive legitimacy of the Citizens' Convention for Climate (C3) and presents the distribution of the citizens present at the sessions, based on the various sociodemographic criteria used for the selection process. The method of selection through telephone calls is very widely used. Generally, three characteristics are required to ensure the democratic legitimacy of political participatory devices: representativity of the assembled groups, inclusivity and quality of their deliberation, and the scope of the results. From the point of view of the commissioning authority, the organizers and the media, the recruitment of the 150 citizens to take part in the C3 was plainly an important political issue. Descriptive legitimacy was achieved by complying with a set of specifications governing the recruitment of participants
Ruralité et accès aux droits : Quelles politiques publiques pour lutter contre les inégalités territoriales ?
No full textAlors que 33% de la population française vit dans une commune rurale, les territoires ruraux connaissent d’importantes inégalités en matière d’accès aux services, aux loisirs, à la santé et à l’éducation. Auparavant entendue par la négative comme ce qui ne relève pas de pôles urbains, la ruralité fait désormais l’objet de politiques spécifiques et d’une action publique programmatique (France Ruralités, France Services). Quel diagnostic peut-on dresser aujourd’hui sur ces inégalités territoriales et sur les politiques visant à lutter contre ?A l’occasion de ce séminaire organisé le 20 novembre 2024 par Héloïse Lucas et Anne Revillard dans le cadre de l’axe « Evaluation de la démocratie » du Laboratoire interdisciplinaire d’évaluation des politiques publiques (LIEPP), des chercheur.euse.s et représentant.e.s d’associations ont mis en discussion plusieurs interventions publiques et/ou associatives visant à pallier ces inégalités territoriales d’accès aux droits : accès aux services publics, à l’éducation, à la santé, aux commerces ou encore aux activités de loisirs et à des lieux de sociabilité. Ont été discutées plusieurs mesures palliatives visant à améliorer l’accessibilité matérielle, en réduisant par exemple la distance qui sépare les services des citoyens, ou à améliorer la mobilité des habitants de communes rurales.Plusieurs travaux de recherche récemment menés au LIEPP et à Sciences Po sur ces sujets à partir de différentes approches disciplinaires (économie, science politique, sociologie) ont ainsi été mis en dialogue avec l’expertise de terrain de plusieurs représentants associatifs (association 1 000 Cafés, Fédération Familles Rurales, association Des Territoires aux Grandes Écoles)
Étude du cycle du méthane en région circumpolaire grâce à la modélisation atmosphérique et aux mesures de terrain
No full textAtmospheric methane ranks as the second most significant greenhouse gas contributing to global warming, with its concentration having more than doubled since pre-industrial times. In circumpolar regions, a more rapid warming may significantly impact the regional methane cycle, which is dominated by various natural sources highly sensitive to climate change. These areas are notably harsh and challenging to access, leading to infrequent field measurements and making atmospheric models essential for understanding the system. This thesis builds on the MAGIC2021 field campaign conducted in Kiruna, Sweden (68° N) over two weeks in August 2021, alongside global models and regional simulations, to investigate the vertical distribution of methane, its transport, and the accuracy of estimates from existing models. In-situ measurements collected within the atmospheric boundary layer, combined with Lagrangian transport modelling, have enabled the estimation of local fluxes and a high-resolution evaluation of flux estimates using a bottom-up approach.Several methane plumes were identified in the airborne data from the MAGIC2021 campaign, and Lagrangian simulations traced their origins through backward transport. For high-altitude plumes, sources were distant and typically linked to biomass fires in North America and Northeast Asia. Low-altitude plumes originated locally, arising from natural emissions from wetlands. A specific case study analysed two overlapping plumes detected at different altitudes, revealing that these plumes had distinct sources, one local and the other distant. These findings demonstrate that using weighted columns, as estimated by satellite instruments for emission estimation, can be biased by overlapping plumes. The forthcoming TIR-SWIR coupled estimates offer prospects for a better accounting of such situations, and a future study on the potential frequency of these occurrences is also proposed.Comparisons between models and campaign data reveal that global models benefit from flux optimisation through inversion to replicate observations during the campaign period, particularly in the troposphere. Regional simulations produce much higher methane mixing ratios than observations, especially in the atmospheric boundary layer, suggesting overestimated input emissions. The modelling of chemistry around the tropopause is also assessed using weather balloon data, indicating that the methane gradient is too weak or poorly positioned vertically, with the destruction reaction starting too high relative to observations. The global analysis model, lacking flux optimisation by inversion, has a higher vertical resolution, allowing better reproduction of observed vertical structures, particularly around the tropopause. However, biases due to the absence of flux optimisation hinder the model's performance relative to observations.High-resolution flux estimation from in-situ campaign data and Lagrangian modelling allows for a more detailed evaluation of the bottom-up emission estimation products used in regional simulations. These products replicate the strongest signals observed in campaign data but lack the spatial and temporal variability needed to reproduce the high variability observed in the data, resulting in generally overestimated emissions. Emission products are also evaluated separately to identify parameters impacting emissions. The impact of changes in precipitation, wetland extent parametrisation, and temperature dependence are studied, leading to an optimal parametrisation for each model. However, these involve parameter choices that are not physically accurate or fail to replicate both the magnitude and variability of observed fluxes at the same time. Thus, current bottom-up emission estimation products remain insufficient for reproducing methane emissions estimated from high-resolution campaign data.Le méthane atmosphérique est le deuxième gaz à effet de serre en termes de contribution au réchauffement climatique, avec une concentration ayant plus que doublé depuis l’époque préindustrielle. Dans les régions circumpolaires, un réchauffement rapide pourrait affecter significativement le cycle régional du méthane, dominé par des sources naturelles sensibles au climat. Ces zones sont difficiles d’accès, ce qui limite les mesures de terrain et rend les modèles atmosphériques essentiels pour comprendre le système. Cette thèse s'appuie sur la campagne MAGIC2021 à Kiruna, Suède (68° N) en août 2021, ainsi que sur des modèles globaux et des simulations régionales, pour étudier la distribution verticale du méthane, son transport et l'exactitude des modèles existants. Les mesures in-situ dans la couche limite atmosphérique, combinées à la modélisation du transport lagrangien, ont permis d’estimer les flux locaux et d'évaluer les estimations de flux par approche ascendante à haute résolution.Plusieurs panaches de méthane ont été identifiés dans les données aéroportées de MAGIC2021, et des simulations lagrangiennes ont retracé leurs origines. Les panaches de haute altitude proviennent de sources lointaines, souvent liées aux incendies de biomasse en Amérique du Nord et en Asie du Nord-Est. Ceux de basse altitude sont locaux, issus des émissions naturelles des zones humides. Une étude de cas a analysé deux panaches superposés à différentes altitudes, révélant des sources distinctes, l'une locale et l'autre distante. Ces résultats montrent que l’utilisation de colonnes pondérées, estimées par des instruments satellitaires, peut être biaisée par le chevauchement des panaches. Les prochaines estimations couplées TIR-SWIR pourraient mieux prendre en compte ces situations, et une étude future sur la fréquence de ces événements est proposée.Les comparaisons entre modèles et données de campagne montrent que les modèles globaux bénéficient d'une optimisation des flux par inversion pour reproduire les observations, surtout dans la troposphère. Les simulations régionales montrent des concentrations de méthane plus élevées que les observations, surtout dans la couche limite atmosphérique, suggérant une surestimation des émissions. La modélisation de la chimie autour de la tropopause, évaluée avec des données de ballons météorologiques, montre que le gradient de méthane est trop faible ou mal positionné verticalement. Le modèle global, sans optimisation des flux, a une meilleure résolution verticale, reproduisant mieux les structures observées autour de la tropopause. Cependant, l'absence d'optimisation des flux affecte les performances du modèle.L'estimation des flux à haute résolution à partir des données in-situ et de la modélisation lagrangienne permet une évaluation plus détaillée des produits d'estimation ascendante utilisés dans les simulations régionales. Ces produits reproduisent les signaux les plus forts mais manquent de variabilité spatiale et temporelle, entraînant des émissions surestimées. Les produits d'émission sont évalués pour identifier les paramètres impactant les émissions. L'impact des changements de précipitations, de la paramétrisation des zones humides et de la dépendance à la température est étudié, menant à une paramétrisation optimale pour chaque modèle. Cependant, ces choix de paramètres ne sont pas toujours physiquement précis et ne reproduisent pas l’ampleur et la variabilité des flux observés. Les produits actuels d’estimation ascendante restent insuffisants pour reproduire les émissions de méthane estimées à haute résolution
Vers une nouvelle stratégie PGD pour la simulation numérique de structures élancées
No full textInternational audienceEffective models for slender structures derived from well-known theories are justified within the limit of a small thickness, and may therefore prove limited for intermediate slenderness. On the other hand, direct 3D simulation of such structures is sub-optimal because it does not take advantage of the presence of small dimensions in some directions and is sometimes too costly. In this context, the Proper Generalized Decomposition (PGD) method, a model order reduction method based on a modal representation of the solution with separation of variables, makes it possible to obtain a 3D solution with 2D resolution complexity. In this work, an analysis of the links between the PGD reduced-order model and the solution provided by plate theory is carried out using asymptotic expansion. It is shown that, in the limit of large slenderness, the first mode of the PGD exhibits Kirchhoff-Love type kinematics, butonly corresponds to this model in very special cases of loading and boundary conditions. To capture the asymptotic solution, a new PGD strategy is introduced, consisting of computing the first two modes simultaneously. Numerical experiments are provided, demonstrating the interest of this approach and confirming the theoretical analysis.Les modèles effectifs pour les structures élancées issus de théories bien connues sont justifiés dans la limite d’une petite épaisseur et peuvent donc s’avérer limités pour des épaisseurs intermédiaires. Par ailleurs, la simulation 3D directe de telles structures est sous-optimale car elle ne tire pas partie de la petite dimension présente dans la structure et est parfois trop coûteuse. Dans ce contexte, la technique Proper Generalized Decomposition (PGD), une méthode de réduction de modèles fondée sur une représentation modale de la solution avec séparation de variables, permet d’obtenir une solution 3D avec une complexité de résolution 2D. Dans ce travail, une analyse asymptotique du premier mode de la PGD est effectuée à l’aide de la méthode du développement asymptotique formel. On montre ainsi que, dans la limite d’un grand élancement, le premier mode de la PGD présente une cinématique de type Kirchhoff-Love mais ne correspond à ce modèle que dans des cas très particuliers de chargement et de conditions aux limites. Pour capter la solution asymptotique dès la première séquence de calcul de modes PGD, une nouvelle stratégie PGD qui consiste à calculer les deux premiers modes simultanément est introduite. Les tests numériques montrent l’intérêt de cette approche et confirment l’analysethéorique
Contribution of Geostationary Satellites to the Observation of Atmospheric NH3
No full textInternational audienceAmmonia (NH3) is an atmospheric pollutant mainly emitted by the agricultural sector, which has an effect on public health since it is a precursor of fine particles (PM2.5). The diurnal variability of NH3 in the atmosphere and its transformation into particles are poorly constrained and strongly depend on meteorological parameters, in particular temperature. Polar orbit satellite observations, such as the Infrared Atmospheric Sounder Instrument (IASI), are keys to assess spatio-temporal variabilities of NH3 with observations twice a day. Geostationary instruments offer a comprehensive assessment of NH3 diurnal variability and its dependence on atmospheric temperature. This study analyses the contribution of geostationary instruments to observe ammonia variabilities and their link to atmospheric temperature. We use IASI observations, as well as the Geostationary Interferometric Infrared Sounder (GIIRS) on board China’s FengYun-4B satellite launched in June 2021 that measure atmospheric ammonia over East Asia and parts of South Asia and Southeast Asia every 2 hours at 12 km at nadir. We also evaluate the InfraRed Sounder (IRS) instrument that will be launched onboard the Meteosat Third Generation (MTG) satellite into geostationary orbit over Europe and Africa in late 2025. IRS will offer the ability to assess NH3 diurnal variabilities with frequent measurements (every 30-45 minutes) and better spatially resolved observations than IASI (4 km x 4 km at the Equator and Greenwich meridian). In this work, GIIRS NH3 total columns are validated with IASI observations between July 2022 and June 2024. Then, the link between NH3 variabilities and atmospheric temperature are analyzed over Asia using GIIRS observations. Finally, a NH3 sensitivity analysis considering measurement noises is made for the future IRS-MTG mission and is discussed with respect to IASI.
OMEGA/Mars Express dust storm catalogue: a local dust storm survey
No full textInternational audienceMartian dust, composed of micrometer-sized mineral particles, is a key parameter of the Martian atmosphere because of its high mobility and capacity to form dust storms and alter the heat balance of the atmosphere. These dust storms are part of the Martian dust cycle and can occur over a wide range of spatial and time scales (from sub-km to planetary scale, and from the minute to months). The dust studies are mostly concentrated on regional storms (> 2000 km), which are detected using UV-VIS global imagers [1, 2] or thermal-IR spectrometers [3]. These observations provide information about the frequency and size of the storms. However, some characteristics of the dust cycle remain uncertain, such as the exact mechanisms of storm formation and growth processes, with implications for the predictability of dust storms and Global Dust Storms (GDS, storm at a planetary scale)