ANALYSE SPATIO-TEMPORELLE DES CHAMPS DE VENTS ET DE PRECIPITATIONS EN MILIEU URBAIN. APPLICATION A L'AGGLOMERATION NANCEIENNE PDF Download
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Author: Christelle Poirier
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Languages : fr
Pages : 219
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Book Description
UNE CONNAISSANCE PRECISE DE LA VARIABILITE SPATIO-TEMPORELLE DES PRECIPITATIONS DE FORTES INTENSITES EST PRIMORDIALE POUR UNE BONNE GESTION DES RESEAUX D'ASSAINISSEMENT EN MILIEU URBAIN. EN EFFET, L'ESTIMATION DE LA PLUIE DITE EFFICACE EST IMPORTANTE POUR GERER LES VOLUMES D'EAU A FAIRE TRANSITER ET A TRAITER EN MILIEU URBAIN. L'ACCENT DANS CETTE ETUDE EST MIS PLUS PARTICULIEREMENT SUR LES RELATIONS ENTRE LES CONDITIONS DE SURFACE ET LES PHENOMENES CONVECTIFS A L'ECHELLE URBAINE, DONT LA CONNAISSANCE EST IMPORTANTE POUR L'EXPLICATION DES PRECIPITATIONS ET LA DISPERSION DES POLLUANTS. AU RESEAU DE 23 PLUVIOGRAPHES DE LA COMMUNAUTE URBAINE DU GRAND NANCY, 6 STATIONS DE MESURES METEOROLOGIQUES ONT ETE AJOUTEES, COMPLETEES PAR LES DONNEES DES STATIONS DE METEO-FRANCE ET DE AIRLOR. AFIN DE MIEUX APPREHENDER LES PROCESSUS MECANIQUES, PRINCIPAUX RESPONSABLES DE LA VARIABILITE SPATIALE DES PRECIPITATIONS EN MILIEU URBAIN, UNE ANALYSE FINE DES CHAMPS DE VENTS A ETE REALISEE. ON A OBTENU UNE TYPOLOGIE DES CHAMPS DE VENTS SUR L'AGGLOMERATION ET LEUR INTERACTION AVEC LES CONDITIONS METEOROLOGIQUES. L'ANALYSE DE LEUR OCCURRENCE MET EN AVANT L'EXISTENCE DE PERTURBATIONS A L'INTERIEUR DE CHAMPS DE VENTS BIEN HOMOGENES POUR DES JOURNEES D'ETE, CORRESPONDANT GENERALEMENT AU DECLENCHEMENT DE PHENOMENES ORAGEUX. L'INTERACTION ENTRE CHAMPS DE VENTS ET CHAMPS DE PRECIPITATIONS A EGALEMENT ETE MISE EN EVIDENCE LORS DE PHENOMENES DE CONVERGENCES GENERATEURS D'ASCENDANCES. LES CARTES D'EPISODES ORAGEUX DE FORTES INTENSITE MONTRE LEUR GRANDE VARIABILITE SPATIALE EN MILIEU URBAIN, ET LA DIVERSITE DES CONDITIONS METEOROLOGIQUES FAVORABLES A LEUR DEVELOPPEMENT, ET A LEUR GENERATION. L'ETUDE DETAILLEE DE 3 EPISODES ORAGEUX DE FORTES INTENSITES, COMBINEE A L'UTILISATION D'IMAGES RADAR PERMET UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE LEUR EVOLUTION ET DES PROCESSUS DE GENERATION, DE RECRUDESCENCE, OU DE DEGENERATION DE CES CELLULES EN MILIEU URBAIN.
Author: Christelle Poirier
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Pages : 219
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UNE CONNAISSANCE PRECISE DE LA VARIABILITE SPATIO-TEMPORELLE DES PRECIPITATIONS DE FORTES INTENSITES EST PRIMORDIALE POUR UNE BONNE GESTION DES RESEAUX D'ASSAINISSEMENT EN MILIEU URBAIN. EN EFFET, L'ESTIMATION DE LA PLUIE DITE EFFICACE EST IMPORTANTE POUR GERER LES VOLUMES D'EAU A FAIRE TRANSITER ET A TRAITER EN MILIEU URBAIN. L'ACCENT DANS CETTE ETUDE EST MIS PLUS PARTICULIEREMENT SUR LES RELATIONS ENTRE LES CONDITIONS DE SURFACE ET LES PHENOMENES CONVECTIFS A L'ECHELLE URBAINE, DONT LA CONNAISSANCE EST IMPORTANTE POUR L'EXPLICATION DES PRECIPITATIONS ET LA DISPERSION DES POLLUANTS. AU RESEAU DE 23 PLUVIOGRAPHES DE LA COMMUNAUTE URBAINE DU GRAND NANCY, 6 STATIONS DE MESURES METEOROLOGIQUES ONT ETE AJOUTEES, COMPLETEES PAR LES DONNEES DES STATIONS DE METEO-FRANCE ET DE AIRLOR. AFIN DE MIEUX APPREHENDER LES PROCESSUS MECANIQUES, PRINCIPAUX RESPONSABLES DE LA VARIABILITE SPATIALE DES PRECIPITATIONS EN MILIEU URBAIN, UNE ANALYSE FINE DES CHAMPS DE VENTS A ETE REALISEE. ON A OBTENU UNE TYPOLOGIE DES CHAMPS DE VENTS SUR L'AGGLOMERATION ET LEUR INTERACTION AVEC LES CONDITIONS METEOROLOGIQUES. L'ANALYSE DE LEUR OCCURRENCE MET EN AVANT L'EXISTENCE DE PERTURBATIONS A L'INTERIEUR DE CHAMPS DE VENTS BIEN HOMOGENES POUR DES JOURNEES D'ETE, CORRESPONDANT GENERALEMENT AU DECLENCHEMENT DE PHENOMENES ORAGEUX. L'INTERACTION ENTRE CHAMPS DE VENTS ET CHAMPS DE PRECIPITATIONS A EGALEMENT ETE MISE EN EVIDENCE LORS DE PHENOMENES DE CONVERGENCES GENERATEURS D'ASCENDANCES. LES CARTES D'EPISODES ORAGEUX DE FORTES INTENSITE MONTRE LEUR GRANDE VARIABILITE SPATIALE EN MILIEU URBAIN, ET LA DIVERSITE DES CONDITIONS METEOROLOGIQUES FAVORABLES A LEUR DEVELOPPEMENT, ET A LEUR GENERATION. L'ETUDE DETAILLEE DE 3 EPISODES ORAGEUX DE FORTES INTENSITES, COMBINEE A L'UTILISATION D'IMAGES RADAR PERMET UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE LEUR EVOLUTION ET DES PROCESSUS DE GENERATION, DE RECRUDESCENCE, OU DE DEGENERATION DE CES CELLULES EN MILIEU URBAIN.
Author: Christelle Poirier
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Author: Jenny Dupuy
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Languages : fr
Pages : 354
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LA CONNAISSANCE FINE DE LA PLUIE SE REVELE ETRE UNE CONDITION PRELIMINAIRE A L'OPTIMISATION DE LA GESTION DES EAUX PLUVIALES URBAINES AUSSI BIEN QUANTITATIVE QUE QUALITATIVE. CETTE ETUDE S'INTERESSE A L'AGGLOMERATION LILLOISE ET LES DONNEES PROVIENNENT DE METEO-FRANCE, L'IRM DE BELGIQUE ET LA CUDL. LA PLUVIOMETRIE LOCALE EST ABORDEE PAR UNE APPROCHE STATIONNELLE A L'AIDE DES DONNEES D'UN PLUVIOGRAPHE A DES ECHELLES TEMPORELLES COURANTES QUI SONT INSUFFISANTES POUR REPONDRE AUX OBJECTIFS, ET IL EST DONC NECESSAIRE D'ETUDIER LA SEQUENCE PLUVIEUSE, DEFINIE PAR UN SEUIL DE DUREE DE TEMPS SEC ALLANT DE QUELQUES MINUTES A QUELQUES HEURES. UNE TYPOLOGIE A ETE MISE EN PLACE EN FONCTION DE CRITERES SIGNIFICATIFS VIS-A-VIS DES OBJECTIFS POURSUIVIS PAR LES GESTIONNAIRES DE RESEAUX D'ASSAINISSEMENT. L'APPROCHE SPATIALE, BASEE SUR UN RESEAU PLUVIOMETRIQUE COMPREND UNE ACP ET UNE CAH DES PRECIPITATIONS ANNUELLES PERMETTANT DE DEFINIR DES ZONES DE PLUVIOSITE HOMOGENE, UNE DEFINITION DU REGIME PLUVIOMETRIQUE MENSUEL MOYEN DE LA REGION LILLOISE, ET UNE ANALYSE INTEGRANT LA DIMENSION SPATIALE DES JOURS PLUVIEUX ET DES SEQUENCES PLUVIEUSES PAR UN CLASSEMENT MULTICRITERES SELON LEUR IMPACT SUR LES RESEAUX D'ASSAINISSEMENT, QUI SOULIGNE L'INADAPTATION DES DONNEES DE PLUVIOMETRES AUX BESOINS DES HYDROLOGUES URBAINS. DE NOUVEAUX OUTILS PLUS ADEQUATS ET COMPLEMENTAIRES SONT PRESENTES : RESEAU DE PLUVIOGRAPHES ET RADAR. IL S'AGIT DE VERIFIER SI L'UTILISATION DE L'IMAGERIE DU RADAR D'ABBEVILLE, ASSOCIEE A UN RESEAU PLUVIOGRAPHIQUE POUR L'ETUDE D'EPISODES PLUVIEUX EST ENVISAGEABLE. L'ANALYSE QUALITATIVE DES DONNEES RADAR POUR QUELQUES EPISODES EST BASEE SUR UN TEST D'INDEPENDANCE STATISTIQUE DONT LES RESULTATS SONT NUANCES : D'UNE TRES MAUVAISE ADEQUATION A UNE ADEQUATION CORRECTE. CES REPONSES DIFFERENCIEES SONT DETAILLEES A L'AIDE DE DEUX EXEMPLES MONTRANT QUE L'AGGLOMERATION LILLOISE SE SITUE EN LIMITE DE PORTEE DU RADAR.
Author: Raymond Lempereur
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Languages : fr
Pages : 162
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Le travail présenté ici se propose d'apporter une contribution à la modélisation des phénomènes pluvieux à courtes échelles de temps et d'espace. Il s'inscrit dans le cadre plus vaste d'une recherche en hydrologie urbaine sur le district urbain de Nancy. Nous disposons de huit années d'observations sur cinq pluviographes à augets basculeurs. Les pluviogrammes dépouillés automatiquement permettent d'étudier avec une bonne précision les averses de durée variant de 1 h à 6 h. les distances inter-postes varient de deux à vingt kilomètres. L’étude spatio-temporelle de ces pluies a montré que la variabilité spatiale se modélisait par un corrélogramme de type exponentiel ; la portée, caractérisée par ce corrélogramme, varie dans le temps comme une fonction puissance. Les pluies ponctuelles supérieures à un seuil sont distribuées selon des lois de Fuller. Les courbes intensité-durée-fréquence correspondantes, pour la région de Nancy, sont tout à fait cohérentes avec les études antérieures. Avec la collaboration de l'université de Nancy II, chaque averse a été affectée d'un type de temps. Onze catégories ont été définies selon la situation météorologique et selon le déplacement des masses d'air. Après une analyse détaillée des pluies liées à ces types de temps, nous constatons que nous pouvions nous contenter de différencier les averses entre : frontal chaud (front chaud, front occlus), frontal froid, mixte (situation frontale à forte instabilité), convectif. outre l'intérêt pratique de l'étude des pluies sur le district urbain de nancy, cette étude a permis d'établir une méthodologie de traitement des données, et de mettre en évidence la nécessité de mener des études statistiques par type de temps et d'en définir les facteurs éventuels
Author: Nicolas Jeannin
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Languages : en
Pages : 221
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Ce manuscrit réunit les résultats d'études consacrées à la modélisation spatio-temporelle des affaiblissements de propagation dans la troposphere. La modélisation de ces affaiblissements est utile pour l'optimisation et le dimensionnement des dispositifs adaptatifs de gestion de la ressource des satellites de télécommunication opérant en bande Ka ou Q/V. Ce manuscrit est organisé autour de cinq articles de revues. Les deux premières contributions sont dédiées à la modélisation des distributions statistiques de contenus troposphériques en vapeur d'eau et en eau liquide à partir respectivement de mesures radiométriques et de bases de données climatiques. La troisième étude touche à l'évaluation des performances d'un système utilisant la diversité de site à partir de données de radar météorologique ; une étude de l'advection des champs précipitations et de son paramétrage par des sorties de modèles de prévision météorologique est également entreprise. Le quatrième article vise à établir une expression analytique de la distribution de la fraction d'une zone, d'une taille comparable à celle d'un faisceau satellite, affectée par la pluie ; ce modèle est établi en assimilant les champs de précipitations à des champs aléatoires. Le formalisme des champs aléatoires est repris dans le cinquième article qui propose une modélisation spatio-temporelle des champs de précipitations et des atténuations sous-jacentes à hautes résolutions et à l'échelle d'une couverture satellite continentale.
Author: Auguste Gires
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Languages : fr
Pages : 0
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Les multifractals universels (UM) sont un outil puissant et abondement utilisé d'analyse et de simulation de champs géophysiques, comme la pluie, extrêmement variables sur une large gamme d'échelle. Ils sont basés sur le concept de cascade multiplicative qui repose sur la notion physique d'invariance d'échelle pour explorer le phénomène fondamental qu'est l'intermittence. Dans ce cadre, toute la variabilité du champ est caractérisée à l'aide de simplement trois paramètres qui ont en plus une interprétation physique. Dans cette thèse on utilise ce cadre théorique pour quantifier l'impact de la variabilité à petite échelle de la pluie en hydrologie urbaine. La première étape consiste à analyser la variabilité spatio-temporelle de données radar de précipitation à l'aide d'un modèle multifractal anisotrope simple. Divers évènements pluvieux sont analysés. Un comportement scalant a été observé sur deux gammes d'échelles séparées par une rupture à 16 km qui est discutée. Ces données sont globalement en accord avec un modèle spatio-temporel simple reposant un exposant d'anisotropie entre l'espace et de temps. Les résultats suggèrent une possible universalité des paramètres UM pour les précipitations. Cette thèse aborde également un autre aspect de l'intermittence, particulièrement important pour les longues séries temporelles pluviométriques, que sont les nombreuses mesures nulles de la pluie (c'est-à-dire un pixel où aucune pluie n'est relevée), i.e. les longues périodes sèches. L'ancienne question de la source de cette intermittence, et notamment la nécessité d'un modèle dédié, est revisitée. D'abord les effets d'un seuil sur un champ multifractal sont analysés et ensuite un « toy model » qui introduit des zéros au sein du processus de cascade et conditionnellement aux valeurs du champ est développé. Cela permet d'expliquer la plupart des comportements observés, e.g. les différences entre les statistiques évènementielles et globales. L'impact de la variabilité de la pluie est analysé à travers l'étude de la sensibilité de modèles d'hydrologie/hydraulique urbaine à la donnée de pluie. Deux bassins versants essentiellement urbains (un de 3 400 ha en Seine-Saint-Denis à proximité de Paris, et un de 900 ha à Londres) modélisés avec des modèles opérationnels semi-distribués sont pris comme cas d'études. Par ailleurs le modèle distribué Multi-Hydro (en développement au LEESU) est testé sur une portion de 145 ha du cas d'étude parisien. L'impact de la variabilité à petites échelles non mesurée des précipitations (i.e. se produisant à des échelles plus petites que 1 km en espace et 5 min en temps qui sont disponibles avec les données radar à bande C) est d'abord évalué. Ceci est réalisé par la génération d'un ensemble de pluie réaliste désagrégée en continuant stochastiquement le processus sous-jacent de cascade au-delà de l'échelle d'observation, puis la simulation de l'ensemble correspondant d'hydrographes. Il apparaît que la variabilité à petites échelles de la pluie engendre une variabilité hydrologique qui ne doit pas être négligée. De plus le modèle Multi-Hydro génère une variabilité plus importante et pas seulement au niveau du pic de débit, i.e. même pour les pluies modérées. Ces résultats mettent en lumière la nécessité d'installer des radars en bande X (dont la résolution est hectométrique) en milieu urbain. Dans un deuxième temps les outils multifractals sont employés sur les pluies et les débits simulés qui présentent aussi un comportement scalant. Il apparaît que le réseau d'assainissement transmet simplement la variabilité des précipitations sans l'atténuer, au moins en termes de statistiques multifractals.
Author: Davide Ceresetti
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Ce travail de thèse concerne la caractérisation de la structure spatio-temporelle des fortes précipitations dans la région Cévennes-Vivarais. La région est soumise à des événements de pluie catastrophiques dont la magnitude gouverne les conséquences à différentes échelles de temps et d'espace. La détermination de la probabilité d'occurrence des orages est problématique à cause du caractère extrême des ces événements, de leur dimension spatio-temporelle et du manque de données pluviométriques aux échelles d'intérêt. Nous proposons d'adopter des approches d'invariance d'échelles afin d'estimer la fréquence d'occurrence de ces événements. Ces approches permettent d'extrapoler la distribution de la pluie à haute résolution à partir de données d'intensité pluvieuse à plus faible résolution. La paramétrisation de ces modèles étant fortement dépendante de l'incertitude de la mesure, nous avons d'abord caractérisé l'erreur commise dans la mesure de la pluie par un réseau de pluviomètres à augets. Nous avons ensuite exploré le comportement des pluies extrêmes dans la région d'étude, identifiant les gammes d'invariance d'échelles des extrêmes. Dans cette gamme d'échelles, nous présentons un modèle régional Intensité-Durée-Fréquence qui prend en considération l'hétérogénéité spatiale des extrêmes dans la région. Étant donné que le réseau pluviométrique ne permet pas de détecter les propriétés d'invariance d'échelle spatiale des champs de pluie, nous avons adopté une méthode semi-empirique pour modéliser des intensités de pluie intégrés sur des surfaces données (pluie surfacique) sur la base du concept de la mise en échelle dynamique (« dynamic scaling »). Cette modélisation permet la construction d'un modèle régional Intensité-Durée-Fréquence-Surface. Enfin, nous avons appliqué ce modèle à la construction des diagrammes de sévérité pour trois événements marquants en région Cévennes-Vivarais, afin d'identifier les échelles spatio-temporelles critiques pour chaque événement. Grâce aux diagrammes de sévérité, nous avons pu évaluer, pour ces mêmes événements, la performance d'un modèle météorologique de méso-échelle.
Author: Alexis Berne
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Pages : 215
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Book Description
Les régions du pourtour méditerranéen sont fréquemment soumises à des pluies violentes qui euvent engendrer des crues aux bilans humains et matériels catastrophiques. Ces récipitations onstituent l'objet d'étude de ce travail, qui s'appuie sur les données collectées à l'automne 998 à Marseille dans le cadre de l'expérimentation HIRE 98. L'analyse de mesures de deux adars locaux bande X a fourni des informations sur la pluie dans le plan vertical, notamment ar le profil vertical de réflectivité (PVR). Les structures spatiales et temporelles moyennes aractéristiques des précipitations méditerranéennes intenses sont ensuite estimées à l'aide des esures pluviométriques et radar bande S et bande X, par analyse géostatistique avec le ariogramme en 1 et 2 dimensions. Enfin, la simulation du fonctionnement hydrologique d'un nsemble de 8 bassins versants urbains et péri-urbains permet de quantifier l'impact de la ariabilité spatiale de la pluie sur les débits générés.
Author: Ali Hammouda
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Book Description
LA PREMIERE PARTIE DE CETTE ETUDE EST CONSACREE A LA CARACTERISATION DE LA PLUVIOMETRIE LOCALE EN MILIEU URBAIN. NOUS AVONS PROPOSE UNE METHODOLOGIE, BASEE SUR UNE DEFINITION DE L'AVERSE QUI PREND EN COMPTE LE DEVELOPPEMENT SPATIALE DE LA PLUIE, POUR CARACTERISER L'INTENSITE MOYENNE MAXIMALE ET EFFECTUE UNE CLASSIFICATION, DES EVENEMENTS PLUVIEUX ENREGISTRES SUR L'AGGLOMERATION NANCEIENNE, EN FONCTION DES CARACTERISTIQUES PLUVIOMERIQUES LES PLUS SIGNIFICATIVES VIS-A-VIS DES OBJECTIFS POURSUIVIS PAR LES GESTIONNAIRES DES RESEAUX D'ASSAINISSEMENT. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE AU PASSAGE DE LA PLUIE PONCTUELLE A LA LAME D'EAU MOYENNE. L'INTERPOLATION DES CHAMPS DES PRECIPITATIONS EST REALISEE A PARTIR DE DEUX APPROCHES : LA PREMIERE PROBABILISTE (LE KRIGEAGE) ET LA SECONDE DETERMINISTE (RECHERCHE D'EPICENTRE). A CHAQUE FOIS NOUS AVONS DETERMINE LES LIMITES D'APPLICLATIONS DE CES METHODES EN MILIEU URBAIN ET LES ERREURS D'ESTIMATION ASSOCIEES A LEUR UTILISATION POUR LE CALCUL DE LA LAME D'EAU. ENFIN, LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE A UNE ETUDE DE FAISABILITE DE L'UTILISATION DU RADAR METEOROLOGIQUE DE NANCY ASSOCIE AU RESEAU DE PLUVIOGRAPHE DE L'AGGLOMERATION. APRES CORRECTION ET CALIBRATION DES IMAGES RADAR, UNE COMPARAISON RADAR-PLUVIOGRAPHES EST EFFECTUEE. L'ACCENT EST MIS SUR LA COHERENCE ENTRE LA STRUCTURE SPATIALE DES PRECIPITATIONS OBSERVEE PAR LE RADAR ET CELLE DETERMINER PAR LES PLUVIOGRAPHES. UN OUTIL DE VISUALISATION ET D'ANIMATION DES IMAGES RADAR EST ELABORE.
Author: Jean-Marie Lepioufle
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Languages : fr
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Book Description
Les précipitations au sol, bien que représentées par des informations clairsemées, peuvent être modélisées par un processus spatio-temporel intermittent : superposition d'un champ de variabilité en soi et d'un champ d'indicatrice de pluie, ensemble soumis à une advection. La géostatistique permet d'établir les liens entre la structure spatio-temporelle et l'évolution des caractéristiques statistiques avec le support de mesure temporel (cumul pluviométrique). Ce travail pose les bases d'une modélisation spatio-temporelle effective des champs pluvieux, basée sur l'identification d'un processus à partir des caractéristiques statistiques les plus importantes pour l'hydrologie : l'espérance mathématique et la variance des pluies pour différentes durées. Une application est faite à partir des pluies journalières du bassin versant de la Loire pour fournir des événements pluvieux réalistes allant de un à dix jours.
