Une méthode photographique pour estimer la géométrie d'arbres isolés a été développée sous la forme d'un logiciel appelé Tree Analyser. Il utilise un jeu de photographies de l'arbre, où chaque pixel est associé à la végétation ou au fond de l'image. Chaque image doit aussi être renseignée par ses paramètres géométriques (position et direction de visée, focale). La méthode permet d'estimer la dimension de la couronne, son volume, la surface foliaire totale et sa distribution spatiale. Les dimensions et le volume sont estimés à partir de la silhouette de la plante. Un procédé itératif d'érosion permet de calculer le volume. La surface foliaire totale est calculée par une méthode d'inversion de la fréquence de trous mesurée sur la photo, utilisant la loi de Beer ou la loi binomiale. La distribution spatiale de surface foliaire est estimée par une technique d'optimisation de moindres carrés non linéaires. Les méthodes ont été testées avec succès à partir d'une gamme d'arbres digitalisés en 3D.

Les quadrangulations sont des plongements dans la sphère de graphes planaires pour lesquels toutes les faces sont de degré 4. L'objet central de cette thèse est la quadrangulation infinie de loi uniforme. Cette carte a été définie de deux manières indépendantes. La première méthode, naturelle du point de vue des cartes, est de prendre la limite locale de grandes quadrangulations aléatoires de loi uniforme parmi les quadrangulations de même taille. La seconde méthode repose sur une bijection avec les arbres bien étiquetés. On y construit dans un premier temps un arbre infini de loi uniforme, puis on transporte la loi de cet arbre sur l'ensemble des quadrangulations infinies avec la bijection. L'objet du chapitre 2 de ce mémoire est de démontrer que ces deux constructions aboutissent au même objet. Ce fait n'est a priori pas évident car la bijection entre les arbres et les quadrangulations n'est pas continue pour la topologie de la convergence locale. Le résultat s'obtient alors en étudiant des propriétés combinatoires de cette bijection et les sommets ayant de petites étiquettes dans les générations élevées d'un arbre sous la loi uniforme. Le chapitre 3 utilise ensuite cette équivalence des deux points de vue pour calculer les limites d'échelle de certaines fonctionnelles de la quadrangulation infinie uniforme. En effet, des quantités comme le volume des boules autour d'un point distingué de la quadrangulation infinie uniforme peuvent se calculer grâce à une étude de l'arbre infini uniforme. Ce chapitre est articulé autour de la preuve de la convergence des fonctions de contour de l'arbre infini uniforme vers un processus stochastique lié au serpent brownien.

Le sujet porte sur l'étude de deux modèles d'automates à jetons sur des arbres binaires finis étiquetés par un alphabet fini. Ces automates séquentiels se déplacent le long des arêtes et peuvent utiliser un nombre fixé de jetons pour se repérer dans un arbre. Une discipline de pile est imposé au placement des jetons, de plus, dans le modèle fort un jeton peut être levé à distance alors que dans le modèle faible un jeton peut être levé uniquement s'il est posé sur le n\oe ud courant. Les automates cheminants correspondent au cas des automates d'arbres à 0 jeton. L'étude des automates d'arbres à jetons est motivée par la caractérisation du pouvoir d'expression et de la complexité du langage de requêtes XPATH qui permet de sélectionner des éléments et de définir des chemins dans des documents XML et qui est le noyau de langages de transformation de documents XML tels que XSLT.<br /><br />Une première contribution a été de prouver que les variantes déterministes des deux modèles d'automates d'arbres à jetons sont fermées par complément. Nous donnons alors une nouvelle présentation de la preuve de la caractérisation du modèle fort des automates d'arbres à jetons qui a été établie par Engelfriet et Hoogeboom. <br /><br />Une autre contribution a été de montrer que les deux modèles d'automates à jetons sont équivalents, que le pouvoir d'expression des automates d'arbres à jetons augmente avec le nombre de jetons et qu'il n'est pas toujours possible de déterminiser un automate d'arbres cheminant même si on s'autorise à ajouter un nombre fixé de jetons.<br /><br />Une dernière contribution a été de prouver que les problèmes du vide et de l'inclusion sont n-EXPTIME complets pour les classes d'automates à n jetons avec n supérieur à 1.

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L'étude vise à vérifier si la préparation de terrain en buttes de même que l'enlèvement de la végétation compétitrice permet d'augmenter significativement la croissance des peupliers hybrides en forêt boréale. Trois plantations ont été établies en 2004 en Abitibi-Témiscamingue sur des sites agricole (1) et forestiers (2) à une densité de 1000 plants par hectare. Deux traitements de préparation de terrain ont été testés (avec buttes ou sans buttes), ainsi que 4 fréquences annuelles d'entretien de la végétation compétitrice (0, 1, 2 ou 3 entretiens par année), sur deux clones de peuplier hybride: P. maximowiczii x P. balsamifera (915319) et P. euramericana x P. maximowiczii (916401). La hauteur, le diamètre, la surface foliaire ainsi que le taux de photosynthèse des arbres ont été évalués en fonction des types de traitement et en relation avec la température du sol, le recouvrement de la végétation compétitrice ainsi que la longueur de la saison de végétation pour les saisons 2004, 2005 et 2006. À la fin de la saison 2006, la préparation de terrain en buttes a favorisé la croissance en diamètre (+14%) et en hauteur (+32%) du clone 916401 sur le site d'Arntfield. L'augmentation de la fréquence des traitements d'entretien de la végétation compétitrice sur le site de Preissac a également favorisé la croissance en diamètre (+35%) et en hauteur (+20%) après 2 entretiens annuels. Le traitement de la végétation n'a eu que peu d'effet sur la croissance lorsque la compétition était moins invasive. L'entretien de la végétation a permis de diminuer les dégâts causés par les rongeurs durant l'hiver, alors que la préparation de terrain en buttes a permis de réduire la sévérité des dommages causés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Peuplier hybride, Préparation de terrain en buttes, Button, Entretien mécanique, Végétation compétitrice.

L'étude de la formation intra-annuelle de bois, du développement des pousses annuelles et des feuilles pourrait fournir des informations quant à la dynamique de la croissance des arbres au cours de la saison de croissance. La formation intra-annuelle de bois et le développement des pousses annuelles et des feuilles sont des processus complexes contrôlés à la fois par des facteurs physiologiques et environnementaux. Les objectifs de cette étude étaient (i) d'étudier le patron annuel et la dynamique de formation du bois de même que le développement des pousses annuelles et des feuilles chez trois espèces majeures de la forêt boréale (i.e., Pinus banksiana Lamb., Populus tremuloides Michx., et Betula papyrifera Marsh.) au cours de la saison de croissance 2007 dans le Nord-Ouest du Québec, Canada et (ii) d'identifier les relations entre d'une part la formation intra-annuelle de bois, le développement des pousses annuelles et des feuilles et d'autre part les facteurs climatiques; on s'intéressera en même temps aux facteurs météorologiques limitant leur croissance durant la saison de croissance. Des micro-carottes de bois ont été prélevées une fois par semaine au niveau des tiges de ces trois espèces pendant la saison de croissance 2007. Des coupes transversales ont ensuite été effectuées au niveau des micro-carottes puis colorées avec du violet de crésyl et de la safranine afin d'identifier les stades de formations des cellules du bois et le nombre de cellules produit. La phénologie (débourrement du bourgeon), l'élongation des pousses annuelles et l'accroissement des feuilles/aiguilles ont aussi été mesurés trois fois par semaine. La production hebdomadaire de cellules, l'élongation des pousses annuelles et l'accroissement des feuilles ont été ajustés grâce à la fonction de Gompertz et les indices de croissance hebdomadaires ont été calculés afin d'éliminer des changements de croissance d'origine endogène. Une analyse de corrélation simple a été utilisée pour déterminer les facteurs météorologiques majeurs qui influencent la production des cellules du xylème, de l'élongation des pousses annuelles et de l'accroissement des feuilles durant la saison de croissance. Il ressort des résultats obtenus que les dates de début d'élongation des pousses annuelles et d'accroissement des feuilles sont plus précoces que la date reprise de croissance de la tige chez B. papyrifera. Contrairement à ce qui a été observé chez B. papyrifera, les dates de début d'élongation des pousses annuelles et de croissance des feuilles ont été plus tardives que la date de reprise de croissance de la tige chez P. banksiana et P. tremuloides. L'arrêt de la formation de nouveau xylème intervient aux alentours de la mi-août pour les trois espèces. La fin de la maturation des cellules a été noté le 15 septembre chez P. banksiana et P. tremuloides et le 6 septembre chez B. papyrifera. Concernant les trois espèces, la durée de formation du bois au niveau de la tige a été plus longue chez P banksiana et plus courte chez B. papyrifera. Durant la période de production des cellules, la corrélation entre d'une part les températures du sol et de l'air et d'autre part la production des cellules du xylème a été positive chez P. banksiana et négative chez P. tremuloides et B. papyrifera. La corrélation entre les précipitations et la production des cellules du xylème a été positive chez P. tremuloides et B. papyrifera, toutefois aucune corrélation n'a été notée chez P. banksiana. De plus, il a été noté chez les trois espèces une corrélation positive entre la température de l'air et l'élongation des pousses annuelles. Toutefois chez les trois espèces, aucune corrélation n'a été notée entre la croissance des feuilles et les variables météorologiques. Cette étude a montré que la formation intra-annuelle du bois, le développement des pousses annuelles et des feuilles de même que la phénologie est non seulement déterminés par l'espèce, mais de plus les facteurs limitants clés sont différents. Ces résultats relatifs aux patrons de croissance temporels des différents organes des arbres (tige, pousse annuelle et feuille) pourraient être utiles dans la compréhension des relations entre la croissance des arbres et les changements climatiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : La formation intra-annuelle du bois, La phénologie des arbres, L'élongation de la tige, La dynamique de la croissance.

Par définition, la phénologie végétale est l'étude de l'apparition d'événements annuels, cycliques et périodiques dans la croissance déterminée par les variations saisonnières du climat (exemple: débourrement des bourgeons, fructification, etc.). La phénologie constitue par le fait même un outil important dans l'étude des changements climatiques. Mieux comprendre comment la température de l'air influence directement le développement de l'arbre au jour le jour et durant une saison de croissance peut nous aider à anticiper les impacts des changements climatiques. Cette étude tente d'approfondir les connaissances actuelles restreintes sur la relation entre la température de l'air et la phénologie de l'épinette noire. L'objectif principal de la recherche est d'obtenir un patron de la phénologie de croissance intra-annuelle en relation avec les températures de l'air. Cette recherche se déroule près de la localité de Radisson dans la municipalité de la Baie James (53° 42' 24"N, 77° 45' 03" W). Ce site a été choisi en raison de la présence d'un dispositif expérimental qui offre la possibilité d'isoler les différents facteurs qui influencent la croissance de l'épinette noire (Picea mariana Mill. BSP). Il s'agit d'un site du réseau Sila (climat en inuktitut) installé par le Centre d'études nordiques (Université Laval, UQAR et INRS). Le réseau Sila est un réseau de télémétrie environnemental qui a été construit pour alimenter des recherches en données sur l'environnement. Il comprend 75 stations automatisées réparties sur 4500 km de latitude entre la vallée du St-Laurent près de Québec jusqu'à l'île Ward Hunt à l'extrémité septentrionale du Canada. Le site SILA de Radisson comprend quatre stations voisines; trois stations sont situées en tourbière et présentent des températures plus froides que la quatrième qui est en milieu sec de type pessière à lichen (différence de 1 à 2 C°). La croissance de l'épinette noire sera étudiée en deux volets: • La croissance primaire soit le débourrement des bourgeons et l'élongation des tiges; La croissance secondaire soit la croissance radiale. Chaque étape de la phénologie est d'abord étudiée séparément puis mise en relation entre elles. Par la suite, la phénologie sera comparée entre les sites Sila. Les résultats montrent que la phénologie est reliée à la température de l'air. Les températures plus chaudes du site 4 par rapport aux autres sites ont entraîné un débourrement précoce, une élongation plus grande et une croissance radiale plus forte et plus longue. Pour tous les sites, lors de journées pluvieuses la croissance radiale est favorisée et la croissance des branches est ralentie. Le contraire s'applique lors de journées chaudes et ensoleillées. Pour l'élongation des tiges, le taux de croissance des arbres entre les sites ne présente pas de différence significative. Cependant, la température à laquelle le taux de croissance maximum est atteint est plus élevée sur le site 4 que sur les autres sites. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Croissance intra annuelle, Débourrement, Croissance radiale, Températures journalières, Changements climatiques.

Dans la pessière noire à mousse de la forêt boréale, la succession forestière tend naturellement vers la paludification du sol. La paludification ou l'entourbement est l'accumulation de matière organique peu ou pas décomposée sur le sol minéral. Cette accumulation est due principalement à un bilan hydrique positif qui crée des conditions d'anaérobiose diminuant le taux de décomposition. Les conditions créées par la paludification nuisent à la régénération et à la croissance de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.)), notamment à cause d'une faible disponibilité des nutriments et de la compétition avec les sphaignes, ce qui entraîne avec le vieillissement de la forêt une ouverture de la canopée. Cette ouverture est accompagnée d'une expansion du recouvrement en sphaigne et change la forêt en une tourbière arborée. Le feu, perturbation importante de la forêt boréale, broie la totalité (ou presque) de la couche organique et le sol perturbé présente alors des conditions favorables pour l'établissement et la croissance de l'épinette noire. La succession forestière peut reprendre, menant au bout d'une cinquantaine d'années à un peuplement équienne fermé, dominé dans les basses terres de la ceinture d'argile par l'épinette noire. La ceinture d'argile, large bande de 125000 km² au nord-ouest du Québec et nord-est de l'Ontario, est une région particulièrement sujette à la paludification: le sol est majoritairement constitué des dépôts lacustres argileux des lacs proglaciaires Barlow et Ojibway et de till argileux. La topographie ondulée, alternant des plaines et des collines, le drainage généralement faible et le climat froid et humide favorise le bilan hydrique positif à l'origine de la paludification. Cette région soutient une industrie forestière importante qui exploite les peuplements d'épinette noire. Or, les forêts dans la ceinture d'argile sont en grande proportion des forêts matures, voire surannées, dans lesquelles le processus de paludification est déjà avancé. Les pratiques sylvicoles appliquées limitant la perturbation du sol (Careful Logging Around Advanced Growth CLAAG) ne semblent pas reproduire les effets du feu notamment au niveau du sol, ce qui augmente le taux de paludification en ouvrant le couvert sans peturber la couche organique et le sous-bois. De plus les coupes CLAAG semblent favoriser l'ensapinage car elles conservent la régénération préétablie de sapin baumier (Abies balsamea). Certaines techniques de préparation de terrain qui ont été développés pourraient limiter la paludification. Parmi elles le brûlage dirigé, peu étudié dans les pessières paludifiées en Amérique du Nord et notamment dans la ceinture d'argile, pourrait être une solution pour contrôler la paludification dans le cadre d'un aménagement durable de la forêt boréale. Au travers d'une étude descriptive rétrospective nous avons déterminé l'impact de différents traitements (soit coupe CLAAG, coupe totale d'été et brûlage dirigé après coupe totale d'hiver) sur l'entourbement du sol, l'état du sous-bois et sur la croissance de l'épinette noire. La comparaison de variables de paludification du sol (par exemple l'épaisseur de la couche organique) entre les différents traitements montre que la coupe totale et le brûlage dirigé après coupe perturbent la couche organique ce qui réduit la paludification du sol comparativement à la coupe CLAAG. En outre le brûlage dirigé a des effets positifs plus prononcés sur la chimie des sols que la coupe totale. De même la comparaison de la composition du sous-bois montre que le brûlage dirigé contrôle le recouvrement en sphaigne et semble être capable de diminuer le recouvrement en éricacées. Aussi, le recouvrement en sapin baumier est diminué par l'application d'un brûlage dirigé. L'étude des taux de croissance nous a révélé une meilleure croissance de l'épinette noire suivant le traitement brûlage dirigé comparativement aux autres traitements étudiés. Le brûlage dirigé après coupe présente donc un fort potentiel comme préparation de terrain sur les sites paludifiés de la ceinture d'argile: non seulement il semble améliorer la production ligneuse mais son homologie avec le feu naturel permet au brûlage de restaurer certains mécanismes écologiques nécessaires à la conservation des attributs écosystémiques de la forêt boréale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Brûlage dirigé, Coupe forestière, Paludification, Picea mariana, Préparation de terrain, Sol organique, Sphaigne.

L'utilisation des combustibles fossiles, en plus d'augmenter la concentration du CO2 mondial, abaisse la lumière directe que l'on reçoit du soleil en la diffractant. Cet "assombrissement global" peut, contrairement au CO2, diminuer la croissance des arbres car il diminue la lumière donc la photosynthèse est moins importante. L' "assombrissement global", dans le cadre de l'analyse de cernes, présente un atout par rapport à évaluer seulement l'effet du CO2 comme changement global. On peut théoriquement déduire son effet sur les cernes en observant l'évolution de la relation entre les cernes et la lumière. Cela est possible car la lumière arrivant à la surface du globe suit un cycle déterminé de 11 ans. Ce cycle, le cycle solaire, est bien connu et nous savons qu'il exerce un effet sur les cernes depuis les travaux de Douglass au début du siècle passé. L'étude de l'effet de l' "assombrissement global" sur les cernes est donc un sujet de choix si l'on veut examiner une variable qui peut induire un changement lent sur le long terme, ou une tendance. Mais les méthodes traditionnelles d'analyse des cernes de croissance sont mal adaptées à la recherche de telles tendances. Au cours de cette thèse nous avons testé des méthodes statistiques modernes pour l'analyse de l'effet de la lumière en lien avec l’ "assombrissement global" sur les cernes de croissance des arbres. Ces méthodes ont ensuite été utilisées pour détecter les tendances environnementales dans les cernes. Ainsi, l'utilisation d'une méthode aveugle de séparation des signaux sources, l'analyse en composants indépendants (ICA), évite certaines suppositions et permet d'éliminer les effets des perturbations sur la croissance. Le premier chapitre de cette thèse décrit en détail cette méthode et la teste sur des données simulées de cernes de croissance d'arbres. On retrouve donc la composante climatique de la croissance isolée, telle que décrite dans le model linéaire agrégé classique. Le second chapitre applique cette méthode différemment. En effet, nous avons voulu tester la capacité de l'ICA à trouver des perturbations. On a donc ré-analysé des données dendroécologiques provenant de publications traitant d'épidémies d'insectes. Nos résultats montrent que l'ICA est capable de détecter les perturbations dans les cernes de croissance déjà identifiées et que cette méthode peut permettre l'analyse des perturbations lorsqu'il est difficile de mettre en œuvre les méthodes traditionnelles avec les données disponibles. Ensuite, dans le chapitre III, nous utilisons l'ICA dans une analyse de gradients climatiques pour voir si la température, les précipitations et la lumière ont un effet sur les cernes. Nos résultats montrent que la corrélation entre la lumière et les cernes augmente progressivement au cours du temps. Cette augmentation semble être en relation avec le niveau de pollution atmosphérique. Elle est plus forte au Népal où la proximité de l'Inde apporte de nombreux polluants, un peu moins forte en Argentine et non présente en Sibérie où la pollution est majoritairement hivernale (donc durant la saison sans croissance arborescente). Le niveau de pollution semble donc influencer la relation entre les cernes et la lumière. On peut ainsi supposer que la lumière diffuse produite par la pollution influence positivement la croissance, en contraste avec notre supposition originale. Au chapitre IV, nous voulions vérifier si le niveau de pollution influençait effectivement l'effet de la lumière sur la croissance des arbres au niveau mondial. Nous avons comparé les données d'un réseau mondial de 183 stations de mesures de la pollution atmosphérique avec l'effet du cycle solaire sur les cernes de 841 sites forestiers à proximité de ces stations. Les résultats montrent que pour les sites forestiers provenant des écosystèmes méditerranéens et altitudinaux la pollution augmente l'effet de la lumière diffuse sur la croissance depuis 1960. Dans le chapitre V, j'utilise la réaction des arbres lors des deux plus importantes éruptions volcaniques du siècle dernier pour voir si la lumière diffuse augmente bien la croissance des arbres et que cet effet n'est pas dû à la baisse concomitante de la température. Ces deux éruptions sont d'intensité égale, mais au cours de l'une d'elles un événement climatique (El Nino) a masqué son effet de refroidissement. L'analyse de 210 sites forestiers sélectionnés de façon aléatoire dans le monde entier, nous indique que c'est bien la lumière diffuse qui influence la croissance et non pas la baisse de température qui lui est associée. Au cours de cette thèse nous avons montré que la lumière modifiée par l' "assombrissement global", c'est-à-dire une baisse de la lumière directe au profit de la lumière diffuse, augmente la croissance des arbres. Ce phénomène est surtout présent pour les écosystèmes qui sont limités en eau. Cet effet de la lumière diffuse pourrait rendre difficile l'identification d'un effet de la fertilisation due au CO2. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : dendro-chronologie, dendro-climatologie, pollution atmosphérique

Reproduction de : Thèse de doctorat : Réseaux et télécommunications : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 81 réf.