Cette thèse cible l’étude d’une organisation sociotechnique pluraliste, le Réseau de centres d’excellence ArcticNet, établi depuis 2003 au sein de l’Université Laval et financé par le programme fédéral des Réseaux de centres d’excellence (RCE). Ce programme, effectif depuis 1988, est issu d’une initiative du ministère de l’Industrie Canada et des trois Conseils fédéraux de financement de la recherche scientifique (CRSNG, CRSH et IRSC). Par sa dimension interdisciplinaire et interinstitutionnelle, le RCE ArcticNet sollicite la mise en place de divers accommodements sur une thématique environnementale controversée, celle du développement de l’Arctique canadien côtier. Notre approche se concentre sur la description de ces collaborations pluralistes et l’analyse des stratégies de consensus mises en place par une organisation universitaire médiatrice. Si cette étude illustre le cas d’ArcticNet, elle questionne toutefois deux réalités d’ensemble: (1) D’un point de vue théorique, prépondérant dans cette thèse, les enjeux environnementaux et de développement durable s’inscrivent dans les nouvelles réalités de la production des connaissances portées par une coévolution entre science et société, contribuant à l’expansion des domaines de R&D ciblés; et, (2) D’un point de vue empirique illustratif, les éléments de formation et d’évolution d’un réseau sociotechnique intersectoriel et les stratégies des scientifiques dans la recherche et le développement de l’Arctique canadien côtier présentent un profil basé sur l’accommodement des parties prenantes. Cette recherche adhère au postulat épistémologique des théories des organisations sociotechniques pluralistes, plutôt qu’aux modèles théoriques de la société/économie de la connaissance. L’étude regroupe un total de 23 entrevues recueillies en 2008 et en 2010 auprès de l’administration, de membres scientifiques et de partenaires d’ArcticNet, suivant une logique de témoignage. Elle ouvre ainsi une nouvelle réflexion sur leur milieu de pratique de la science, plus particulièrement des sciences de l’environnement, vers lequel la société actuelle oriente la nouvelle production des connaissances, à travers les divers financements de la recherche et du développement. / Cette thèse cible l’étude d’une organisation sociotechnique pluraliste, le Réseau de centres d’excellence ArcticNet, établi depuis 2003 au sein de l’Université Laval et financé par le programme fédéral des Réseaux de centres d’excellence (RCE). Ce programme, effectif depuis 1988, est issu d’une initiative du ministère de l’Industrie Canada et des trois Conseils fédéraux de financement de la recherche scientifique (CRSNG, CRSH et IRSC). Par sa dimension interdisciplinaire et interinstitutionnelle, le RCE ArcticNet sollicite la mise en place de divers accommodements sur une thématique environnementale controversée, celle du développement de l’Arctique canadien côtier. Notre approche se concentre sur la description de ces collaborations pluralistes et l’analyse des stratégies de consensus mises en place par une organisation universitaire médiatrice. Si cette étude illustre le cas d’ArcticNet, elle questionne toutefois deux réalités d’ensemble: (1) D’un point de vue théorique, prépondérant dans cette thèse, les enjeux environnementaux et de développement durable s’inscrivent dans les nouvelles réalités de la production des connaissances portées par une coévolution entre science et société, contribuant à l’expansion des domaines de R&D ciblés; et, (2) D’un point de vue empirique illustratif, les éléments de formation et d’évolution d’un réseau sociotechnique intersectoriel et les stratégies des scientifiques dans la recherche et le développement de l’Arctique canadien côtier présentent un profil basé sur l’accommodement des parties prenantes. Cette recherche adhère au postulat épistémologique des théories des organisations sociotechniques pluralistes, plutôt qu’aux modèles théoriques de la société/économie de la connaissance. L’étude regroupe un total de 23 entrevues recueillies en 2008 et en 2010 auprès de l’administration, de membres scientifiques et de partenaires d’ArcticNet, suivant une logique de témoignage. Elle ouvre ainsi une nouvelle réflexion sur leur milieu de pratique de la science, plus particulièrement des sciences de l’environnement, vers lequel la société actuelle oriente la nouvelle production des connaissances, à travers les divers financements de la recherche et du développement.

Nous étudions d'abord l'influence du mode annulaire Sud (SAM) sur la circulation méridienne de retournement Atlantique (AMOC) dans une simulation de contrôle avec IPSLCM4. Une phase positive du SAM, correspondant à une intensification des vents d'Ouest soufflant au Sud de 45° S, entraîne après 8 ans une accélération de l'AMOC, via une téléconnection atmosphérique peu réaliste. Une accélération de l'AMOC suit de 70 ans une phase positive du SAM, due à la propagation d'anomalies de sel du Sud vers le Nord de l'Atlantique. Ensuite, nous étudions dans quelle mesure l'Oscillation Multidécennale Atlantique (AMO) reflète les fluctuations de l'AMOC. Nous utilisons un filtre basé sur un modèle linéaire inverse (LIM) pour décomposer la température de surface de l'océan (SST) Atlantique Nord en une partie liée à la dérive globale, une à El Nino (ENSO), une à la variabilité de basse fréquence du Pacifique, et un résidu. Dans la simulation historique de IPSLCM5, enlever la dérive globale de l'AMO avec LIM induit de meilleures corrélations avec l'AMOC que lorsque ce signal est soustrait par une dérive linéaire. Enlever l'influence de ENSO de l'AMO améliore très légérement ses corrélations avec l'AMOC, tandis qu'enlever la variabilité de basse fréquence du Pacifique les dégrade. La robustesse de ces résultats est vérifiée dans des simulations de contrôle avec 5 modèles. Cette déconstruction de l'AMO est aussi effectuée dans les observations. Enfin, l'impact du forçage volcanique sur les liens AMO-AMOC est étudié dans une simulation du dernier millénaire avec IPSLCM4.

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Les tendances spatiales et temporelles du mercure en Arctique ont été étudiées au travers de l’analyse de ce métal dans les tissus durs, i.e. dents et poils, des phoques annelés (Phoca hispida) et des ours polaires (Ursus maritimus). Aucune influence du sexe sur les concentrations n’a été détectée dans les tissus de ces deux espèces alors que l’âge est apparu comme un facteur d’influence important.Deux tendances spatiales ont été observées dans les tissus de ces deux espèces : un premier gradient d’augmentation du mercure de l’Est vers l’Ouest de l’Arctique, i.e. de Svalbard, vers le Groenland et enfin, l’Arctique canadien, et un second du Sud vers le Nord de l’Arctique canadien, résultant très probablement de la minéralogie du socle rocheux, mais aussi potentiellement de facteurs biotiques et abiotiques.Une tendance à l’augmentation des concentrations de mercure a été globalement détectée entre la période préindustrielle et la fin du XXe siècle. Cependant, les variations temporelles associées à la seconde partie du XXe siècle révèlent une augmentation continue dans l’Ouest de l’Arctique et une tendance à la diminution dans l’Est de l’Arctique, cette différence étant probablement liée à des apports distincts des masses d’air atmosphériques à ces deux régions. Par ailleurs, une composante de variabilité climatique pourrait contribuer aux variations observées ces dernières décennies en influençant les habitudes alimentaires de ces prédateurs marins arctiques. Ainsi, les isotopes stables d’azote et de carbone s’avèrent être un outil essentiel à coupler aux études sur les tendances de mercure pour permettre de déterminer la part d’un changement dans le régime alimentaire ou dans les niveaux environnementaux.Cette étude a mis en évidence l’importance des poils comme tissu de monitoring non-invasif et pertinent pour un suivi régulier voire annuel tandis que l’utilisation des dents s’avère être plus adaptée à la reconstruction de tendances sur le long-terme. / The spatial and temporal trends of mercury in the Arctic have been studied through the analysis of this metal in hard tissues, i.e. teeth and hair, in ringed seals (Phoca hispida) and polar bears (Ursus maritimus). Sex had no influence on the mercury concentrations while age was a significant factor. Two distinct spatial trends were observed in the tissues of these two species: a first gradient of augmentation from the East to the West of the Arctic, i.e. from Svalbard towards Greenland and the Canadian Arctic, and a second one, from the South to the North of the Canadian Arctic, resulting probably from a combination of the global mineralogy in the Arctic with biotic and abiotic factors. An increasing trend in mercury concentrations has been detected globally between the preindustrial period and the end of the 20th century. However, the temporal trends detected in the second part of the 20th century revealed an increase in the West Arctic while a decrease was observed in the East Arctic. This difference seems to be due to a distinct input of the atmospheric air masses to the two regions. Besides, a climatic variability could contribute to the variations observed these last decennials by influencing the habitat and the feeding habits of the marine predators. Thus, the determination of the stable isotopes seems to be essential to combine to the study of the mercury trends. Finally, this study has showed the importance of hair as a non-invasive and relevant biomonitoring tissue on a regular or annual sampling base, while the use of the teeth seems to be more adequate for reconstructing long-term trends of mercury.

L’Arctique est victime de bouleversements majeurs en raison des changements climatiques. Contrairement au régime général pour la zone économique exclusive, l'article 234 de la Convention des Nations unies sur le droit de la mer de 1982 autorise les États côtiers à adopter et à imposer des standards nationaux (plutôt qu'internationaux) pour prévenir et maîtriser la pollution du milieu marin par les navires mais seulement dans les zones de leur zone économique exclusive recouvertes par les glaces « pendant la majeure partie de l'année ». Or, les données et rapports scientifiques prévoient qu'en raison du réchauffement climatique exacerbé dans la région, l'océan Arctique sera libre de glace pendant plusieurs mois chaque année, et ce, à compter de 2050. Une telle transformation physique semblerait remettre en cause l'applicabilité de l'article 234 et les droits qui en découlent pour les États côtiers. Le mémoire propose donc d'aborder cet enjeu en analysant le contexte et les motivations des États au moment où l'article 234 a été adopté. Une attention particulière sera portée à l’étude du développement du droit de la mer moderne ainsi qu’aux négociations entourant l’article 234, en vue de formuler des arguments en faveur de son applicabilité future, basés sur les méthodes d’interprétation des traités. / The Arctic region is the victim of major upheavals due to climate change. Unlike the general regime for the exclusive economic zone, Article 234 of the 1982 United Nations Convention on the Law of the Sea allows coastal states to adopt and impose national (rather than international) standards to prevent and control the pollution of the marine environment by ships, but only in areas of their exclusive economic zone covered by ice "for most of the year". However, the data and scientific reports predict that due to exacerbated global warming in the region, the Arctic Ocean will be free of ice for several months each year, starting in 2050. Such a physical transformation would seem to call into question the applicability of Article 234 and the resulting rights of coastal States. This thesis therefore proposes to address this issue by analyzing the context and the motivations of the States at the time when Article 234 was adopted. Particular attention will be paid to the study of the development of the modern law of the sea as well as to the negotiations around Article 234, in order to formulate arguments in favor of its future applicability, based on treaty interpretation methods.

Le Haut-Arctique est caractérisé par de nombreux phénomènes climatiques et géomorphologiques extrêmes. Les températures très froides, les faibles précipitations et la couverture végétale disparate permettent une pénétration en profondeur du froid dans le sol. Ceci, combiné à un grand nombre de cycles de gel et de dégel, donne naissance à différentes formes de surface qui affectent les dynamiques d’évolution du pergélisol et induisent une variabilité verticale et latérale de la distribution des teneurs en glace dans le sol. Ce mémoire porte sur l’influence d’un lobe de solifluxion de type rocheux sur les dynamiques d’évolution du pergélisol sur l’île Ward Hunt, Nunavut (Canada). En utilisant une approche cryostratigraphique, les objectifs sont de caractériser la cryostratigraphie d’un lobe de solifluxion, ce qui permettra de proposer un modèle d’évolution du pergélisol en lien avec le déplacement de matériel par solifluxion. L’analyse cryostratigraphique a révélé que la formation du lobe de solifluxion a mené au développement syngénétique d’une couche de pergélisol avec une teneur en glace variant en fonction de la morphologie du lobe, et à l’enfouissement et la préservation d’un corps de glace massive préexistant en bas de pente. La succession verticale et latérale des cryofaciès fait état du déplacement du lobe et de l’impact que ce dernier a sur la variabilité spatiale et temporelle du pergélisol, et ce, tant sur les aspects d’aggradation liés à l’accumulation de matériel en surface que sur les aspects de dégradation associés aux réchauffements climatiques actuels. / The high Arctic is characterized by many extreme climatic and geomorphologic phenomena. Very cold temperatures, low precipitation and sparse vegetation cover, permit a deep penetration of cold in the soil. The latter, combined with a great number of freeze-thaw cycles, give rise to different surface features which in turn affect permafrost evolution dynamics and induce a vertical and lateral variability of the ice content distributions in the soil. This thesis focusses on the influence of a stone-banked solifluction lobe on permafrost evolution dynamics on Ward Hunt Island, Nunvut (Canada). By using a cryostratigraphic approach, the objectives are first, to characterize the cryostratigraphy of a solifluction lobe and second, to propose an evolution model of permafrost in reaction to the downslope displacement of material by solifluction. The cryostratigraphic analysis revealed that the solifluction lobes formation lead to the development of a syngenetic layer of permafrost with an ice content that varied according to the morphology of the lobe, and to the burial and preservation of a pre-existing body of massive ice at the base of the slope. The vertical and lateral sequence of the cryofacies presents the displacement of the lobe and its impact on spatial and temporal variability of the permafrost, that being, the aspects of aggradation related to the accumulation of material at the surface as well as degradation due to the actual climatic warming.

L'augmentation de la décomposition de la matière organique des cryosols arctiques sous l'effet du réchauffement et de la dégradation du pergélisol contribuerait à une rétroaction positive sur les changements climatiques. Nous étudions le fonctionnement biogéochimique de deux Cryosols: un cryosol histique (H) et un cryosol turbique (T), en conditions naturelles et réchauffés. Les profils ont été instrumentés à Salluit (Nunavik, Canada) et les mesures ont été faites pendant les étés 2010 et 2011. Le réchauffement augmente la respiration de l'écosystème (ER) de manière plus intense pour H que pour T, bien que ER pour H soit plus faible. La sensibilité thermique de ER (Q10) est supérieure pour T que pour H et diminue avec le réchauffement. L'étude montre que les cycles journaliers de ER en fonction de la temperature forment des hystérésis. La variance de ER est mieux expliquée en utilisant la température minimale de la journée et la profondeur du front de dégel pour H. Pour T, l'ajout de la vitesse du vent et la radiation solaire améliore l'explication de la variance de ER. Nous montrons trois dynamiques spécifiques aux écosystèmes nordiques: 1) ER dépendant des propriétés du sol et de la solution du sol ; 2) rôle de variables thermo-indépendantes sur ER et 3) variations journalières du Q10 et interannuelles de la respiration basale. La décomposition de la matière organique est la principale source de CO2 pour H alors que les processus végétaux contrôlent ER pour T. Nos résultats contribuent à la compréhension et à l'extrapolation des mesures ponctuelles dans les écosystèmes de toundra, améliorant ainsi la modélisation du cycle du carbone dans les cryosols. / Increased organic mater decomposition rate in Arctic Cryosols due to warming and to permafrost thawing can lead to the release of greenhouse gases, thus potentially creating a positive feedback on climate change. We studied the biogeochemical functioning of two different permafrost-affected soils (i.e. Cryosols): a Histic Cryosol (H) and a Turbic Cryosol (T), both in natural conditions and under an experimental warming. Profiles were instrumented in Salluit (Nunavik, Canada) and monitored during summers 2010 and 2011. The induced warming increased CO2 fluxes in both soils; this impact was however more striking at H even if ER was lower than at T. Temperature sensitivity of ER (Q10) was higher at T than at H and decreased both with warming. We highlighted that diurnal ER cycles as a function of temperature showed hysteretic loops. Linear models performed to explain ER variance were improved adding daily minimum temperature and thaw front depth at H. In contrast at T, adding wind speed and solar radiation in models improved the ER variance explanation. We showed three specific CO2 flux dynamics related to northern ecosystems: 1) the large difference of ER depending on soil properties and soil solution composition; 2) environmental variables strongly alter CO2 fluxes and 3) the diurnal Q10 variations and the inter annual variability of basal respiration. Our results support the assumption that organic matter decomposition might be the major source of CO2 at H while plant-derived processes dominated ER at T. Our results contribute to understand and extrapolate the numerous punctual measurements of CO2 fluxes from tundra ecosystems improving carbon cycle modeling in Cryosols.

Au cours de la première décennie du XXIe siècle l'Arctique a fait l’objet d’une attention croissante de la part des chercheurs, des politiciens et des multinationales. En effet, les problématiques liées au changement climatique, et le regain d’interêt politique et économique des Etats côtiers et non côtiers, a peu à peu fait apparaître cette région comme un endroit stratégique sur l'échiquier des grandes puissances. Depuis 2001, la Fédération de Russie a entrepris plusieurs actions afin de garantir ses intérêts nationaux dans ce qu'elle considère comme l’Arctique russe, un espace qui comprend environ 22600 kilomètres de littoral avec l'océan Arctique. Or, le changement climatique, les développements socio-économiques et les impératifs stratégiques ont conditionné cette politique pour l’Arctique. Les oblasts de Mourmansk et d’Arkhangelsk jouent, de nos jours, un rôle majeur dans la mise en œuvre de la stratégie russe pour la région arctique. Ce travail évaluera donc les défis majeurs de stratégie et de sécurité nationale russes en Arctique occidental au regard des récents changements du modèle politique et économique russe, du rôle émergent d'acteurs privés et étrangers ainsi que des spécificités des régions arctiques et sous-arctiques. Dans une première partie de notre travail nous essayerons de souligner l’importance stratégique et économique de l’Arctique Occidental pour la Fédération de Russie. Une approche historique nous permettra de mieux comprendre le rôle actuel des oblasts de Mourmansk et d’Arkhangelsk tandis que l’analyse de l’évolution démographique, industrielle et commerciale de ces régions nous fera apprécier son potentiel socio-économique. Enfin, une analyse de l’adaptation des industries énergétiques et du complexe militaro-industriel aux marchés internationaux sera entreprise ainsi qu’une évaluation des risques liés au changement climatique et à la pollution industrielle. Dans une deuxième partie, nous analyserons les principales problématiques rencontrés par les acteurs étatiques et privés en Arctique occidental. Afin d’identifier les principaux enjeux, nous avons transposé des théories des relations internationales à la géopolitique (Waltz, Keohane, Putnam). Tout particulièrement, nous utiliserons pour cette analyse les modèles conceptuels de Graham Allison et son approche sur les intérêts nationaux. / During the first decade of the XXIth century, the Arctic has received growing attention from scholars, policymakers and multinational corporations. Climate change as well as renewed political and economical interests from coastal and non-coastal States had repositioned this region as a prospective theater in the Great powers chessboard. Since 2001, the Russian Federation has taken several international and domestic actions to guarantee its national interest in what it considers as the Russian Arctic, a space that comprises about 22 600 kilometers of national coastline with the Arctic Ocean. But climate change, historical socio-economic developments and strategic imperatives have conditioned this engagement.The Murmansk and Arkhangelsk oblasts plays nowadays a leading role in the implementation of a cross-domain Russian strategy for the Arctic region. This dissertation will then assess the central challenges of Russian National Security and Strategy in the Occidental Arctic taking in consideration recent changes in the Russian Federation political and economical model, the emerging role of private and foreign actors and the specificity of Arctic and sub-Arctic regions.The first part of this dissertation will try to underline the past/current strategic and economical relevance of the Occidental Arctic for the Russian Federation. A historical approach will allow us to better understand the current role of Murmansk and Arkhangelsk oblasts while we will appreciate its socio-economic potential thanks to the analysis of demographic, industrial and commercial developments of these regions. Finally, a study on defense and energy industries adaptation to international markets will be conducted as well as a regional risk-assessment concerning climate change and industrial pollution.In a second part, our main objective is to demonstrate the strategic and economical importance of the Murmansk and Arkhangelsk oblasts for the Russian Arctic policy. This will lead us to analyse core issues in the Occidental Arctic for state and industry actors. The methodology applied to identify the main trends in these issues is a combination of the French school of geopolitics with relevant theories of international relations (Waltz, Keohane, Putnam). Graham Allison’s conceptual models and his approach on national interests will be applied in the analysis.