Cette thèse porte sur l'étude expérimentale des ondes non-linéaires à la surface de l'eau. Premièrement, l'étude présente les mesures spatio-temporelles des ondes non-linéaires lors du passage sur une marche immergée. Celles-ci ont permis de séparer et d'analyser les diffèrent composants jusqu'au deuxième ordre. En particulier, la contribution de la tension de surface, a été mise en évidence en mesurant la longueur du battement de la deuxième harmonique. Les résultats obtenus ont été comparés à un modèle théorique multi-modal des coefficients de transmission et de réflexion. Dans la même configuration, la construction d'un bassin fermé en ajoutant un mur réfléchissant à la fin, a permis d'observer l'excitation de modes à basse fréquence, avec une dynamique quasi-périodique intéressante. En parallèle, deux aspects expérimentaux impliqués dans les manipulations à petite échelle ont été étudiés. Premièrement, l'atténuation produite par la friction sur le fond a été mesurée et analysée pour des ondes distribuées de façon aléatoire, en montrant l'importance relative de cet effet. Deuxièmement, la dynamique de la ligne de contact joue un rôle important lorsque les ondes ont des amplitudes suffisamment petites et que les bords se trouvent suffisamment proches. Dans ce cas, nous avons constaté des différences considérables en réflexion et en courbure du front d'onde. La dernière partie porte sur les mesures expérimentales de l'absorption parfaite avec un résonateur couplé dans un guide d'onde étroit. Les modes piégés générés par un cylindre décalé dans le guide, ont été excités pour produire l'absorption. / This thesis presents an experimental investigation on the propagation of nonlinear water waves. The first part focuses on the space-time measurements of nonlinear water waves, when it passes over a submerged step. The space-time resolved measurement allows us to separate the different components at the second order, which are compared with a theoretical nonlinear multi-modal model. The important contribution of the surface tension at higher orders is verified by measuring the beating length of the second harmonic. In the same conditions, the addition of a reflecting wall at the end of the channel sets a rectangular tank with submerged step, where the excitation of low-frequency modes yields a quasi-periodic dynamics. Concurrently, a research about aspects that have to be considered in small scale experiments of surface waves has been carried out. In shallow water, the damping of water waves is highly influenced by the bottom friction. This dependence was measured for randomly distributed waves, revealing the relative contribution of this effect. Moreover, the dynamic of the contact line plays a significant role when the wave-amplitude is small and the boundaries are near, both in relation to the capillary length. We observed experimentally how the wetting of the boundaries changes the reflection and the wave-front curvature. The final part covers the measurement of perfect wave absorption by a coupled resonator in a narrow waveguide. The trapped modes generated by a cylinder shifted from the channel axis were excited to generate the absorption.

Cette thèse montre que bien que les gaz à effet de serre (GES) représentent une pollution de stock qui impose un cout virtuel du carbone croissant dans le temps, il peut être socialement désirable d'investir des maintenant dans le déploiement de mesures couteuses de réductions d'émissions de GES. Ce résultat découle uniquement de la prise en compte de l'inertie inhérente à l'accumulation de capital bas carbone, en l'absence de toute autre imperfection de marché. De plus, cette thèse montre que des gouvernements imparfaits (c'est-à-dire qui ne peuvent pas s'engager sur une trajectoire parfaitement crédible de prix du carbone, ou ne peuvent pas compenser parfaitement les perdants de la mise en place de ce prix) peuvent avoir intérêt à utiliser des instruments de politiques sectoriels qui influencent directement les décisions d'investissements. Ces instruments peuvent être plus effectifs et plus acceptables que le prix du carbone / This thesis shows that while greenhouse gases are a stock pollution that imposes a shadow carbon cost that increases over time, it may be socially desirable to invest now in the deployment of expensive emission-reduction measures. This results solely from taking into account inertia inherent to the accumulation of low-carbon capital, in the absence of any other market imperfection. This thesis also covers the choice of policy instruments that imperfect governments can use to ensure the market implement these investments. It suggests that if governments cannot commit credibly to a carbon price path, or cannot fully compensate the losers from the introduction of a carbon price, then sector-scale policy instruments that incentivize investment in clean capital may be more effective and more acceptable than the carbon price

Dans cette thèse, des propriétés acoustiques et physiques de suspensions nanométriques ont été étudiées afin de fournir des éléments importants permettant leurs modifications en vue d'application théragnostique. Deux types de suspensions ont été considérées: des gouttelettes fluorocarbonées stabilisées par une capsule soit polymérique (PLGA, PLGA-PEG), soit composé d'un tensioactif semifluoré (FTAC). La préparation des particules polymériques ont déjà été développés. Nous avons donc commencé par l'étude des facteurs influant sur le diamètre moyen, la distribution en taille, et le comportement temporel de gouttelettes stabilisées par du FTAC. Les paramètres mécaniques durant l'émulsification ainsi que la longueur des FTAC ont été optimisé pour obtenir les gouttelettes les plus petites possibles (~200 nm de diamètre) et qui restent principalement nanométriques pendant plusieurs semaines. De plus, une caractérisation des tensioactifs a été menée. Pour les applications envisagées, il fallait améliorer notre connaissance des mécanismes d'interactions entre ultrasons et particules en suspension. La propagation ultrasonore à travers des suspensions diluées a étudiée sur une large gamme de fréquences (3-90 MHz) et fut associée au développement d'un modèle analytique. Le modèle a ajusté correctement nos résultats sur les particules polymériques et des paramètres difficilement mesurables de la coque ont été déduit : épaisseur, vitesse du son, coefficient de cisaillement et fréquence de relaxation. Un tel modèle permet donc de fournir des éléments indispensables permettant de savoir quels paramètres physico-chimiques il faut modifier afin de les optimiser. / In this thesis, acoustical and other physical properties of soft submicron suspensions were investigated in order to provide invaluable clues for their adaptation in theragnostic applications. Two types of dispersions were studied: fluorocarbon droplets stabilised with a polymeric (PLGA, PLGA-PEG) shell or a semifluorinated surfactant (called FTAC) shell. Since preparation of polymeric particles had been already developed, we first studied factors affecting mean diameter, size distribution, and coarsening of emulsions made of FTAC stabilising droplets of various fluorocarbons. Mechanical parameters used for emulsion synthesis and surfactants length were optimised to get the smallest droplets (~200 nm in diameter) that stay mainly submicrometric for several weeks. In addition, a full characterisation of surfactant properties was conducted. Next, for ultrasonic theragnostic purpose, it was necessary to improve our understanding in the mechanisms underlying interactions between ultrasonic waves and particles of a suspension. To do so, ultrasound propagation studies through dilute suspensions were carried out in a large frequency range (3-90 MHz) with subsequent modelling. The model could fit with a good accuracy our experimental data on polymeric particles and reveals information about unknown parameters of the shell: the geometrical parameters (shell thickness) and the viscoelastic parameters of the shell (speed of sound, shear moduli at infinite and zero frequencies, and the relaxation frequency). Therefore, such a model provides the required feedback for tuning the physicochemical parameters of nanoparticles in order to optimize their design.

Le but global de cette thèse est de caractériser les processus qui régulent la formation d'étoiles à grande échelle dans les galaxies. Durant les quinze dernières années, le développement de l'astronomie infrarouge, portée par les satellites ISO, IRAS, Spitzer et Herschel, a révolutionné notre conception de l'évolution des galaxies. En observant le rayonnement émis par la poussière interstellaire, ces observatoires permettent de détecter l'énergie et la matière qui reste désespérément invisible aux télescopes optiques, et ont découvert ainsi une part conséquente et pourtant insoupçonnée de l'activité des galaxies. Les travaux de ma thèse reposent donc en grande partie sur les données acquises par le satellite Herschel, qui permet pour la première fois de détecter l'émission infrarouge des galaxies "normales" à de grandes distances (z=2). En m'appuyant sur ces nouvelles données, j'étudie statistiquement plusieurs milliers de galaxies à différentes époques de l'Univers. En particulier, j'apporte les meilleures contraintes disponibles à ce jour sur les propriétés de la "Séquence Principale" des galaxies. L'existence de cette séquence (la corrélation entre la masse stellaire, M* et le taux de formation d'étoile, SFR) s'est trouvée être un outil formidable pour comprendre l'évolution des galaxies. La faible dispersion observée autour de cette séquence suggère que la majorité des galaxies grandi par des épisodes de formation d'étoile longs et réguliers, et non par des processus violents comme ceux qui résultent de la collision (ou fusion) de deux galaxies. En développant une nouvelle technique d'analyse d'image, je montre en particulier que plus des deux tiers de la masse des étoiles observée aujourd'hui dans l'Univers ont été formées au sein de la Séquence Principale, et qu'il s'agit donc du mode dominant de croissance des galaxies. Dans un deuxième temps, je m'intéresse à caractériser l'évolution de la forme de cette séquence avec le temps, c'est à dire principalement la pente de la corrélation SFR-M*. Conformément aux résultats d'autres études publiées indépendamment, je trouve que cette pente évolue et décroit avec le temps, de sorte que les galaxies les plus massives forment relativement moins d'étoiles aujourd'hui que dans le passé. J'étudie les origines possibles de cette évolution, en quantifiant par exemple l'évolution morphologique des galaxies et la croissance des bulbes, ainsi que l'évolution du contenu en gaz d'hydrogène, le carburant de la formation d'étoile. J'en déduis que le changement de pente de la Séquence Principale peut être principalement expliqué par une variation de l'efficacité de formation d'étoile, et non par un processus morphologique ou par un manque de gaz. Les différentes observations que j'ai effectuées dans les travaux sus-cités me permettent d'établir des relations simples pour simuler les propriétés observables des galaxies, en particulier leurs spectres. J'utilise ces recettes pour créer une simulation réaliste d'un champ profond qui me sert à tester mes méthodes d'analyse, et qui reproduit correctement le fond diffus infrarouge. Enfin, j'introduis des résultats préliminaires sur la formation d'étoile dans l'Univers jeune (z=4) obtenus grâce à de nouvelles données acquises par le télescope ALMA. Je décris en particulier les contraintes apportées sur la Séquence Principale à cette époque, et j'étudie plus en détail deux galaxies extrêmement distantes que j'ai découvert par chance dans ces données. Ces galaxies sont parmi les plus lointaines connues à ce jour, et sont probablement les plus massives et poussiéreuses jamais détectées dans un Univers âgé de moins d'un milliard d'années. / The main goal of this thesis is to characterize the processes that regulate large-scale star formation in galaxies. During the last fifteen years, the development of infrared astronomy through the satellites ISO, IRAS, Spitzer and Herschel has revolutionized our conception of galaxy evolution. By observing the light emitted by the interstellar dust, these observatories allow us to detect the energy and matter that remain elusive to the best optical telescopes, and have thereby discovered a substantial yet unexpected part of the star formation activity of galaxies. The work of my thesis hence rely heavily on the data acquired by the Herschel satellite, which allow for the first time the detection in the infrared of "normal" galaxies at great distances (z=2).Taking advantage of these new data, I perform a statistical study of several thousands of galaxies at different epochs of the Universe. In particular, I bring forward the best constraints available today on the properties of the "Main Sequence" of galaxies. The existence of this sequence (the correlation between the stellar mass, M*, and the star formation rate, SFR) turned out to be a incredibly useful tool to understand galaxy evolution. The small dispersion that is observed around this sequence suggests that the majority of galaxies are growing through long and steady episodes of star formation, rather than intense bursts like those triggered by the collision (of merger) of two galaxies. By developing a new image analysis technique, I show in particular that more than two thirds of the mass of stars present in the Universe today has been formed within Main Sequence galaxies, hence that this is the dominant mode of galaxy growth.Then I approach another aspect of the Main Sequence, that is the characterization of the evolution of its shape, i.e., the slope of the SFR-M* correlation. In agreement with other studies that were published independently, I find that this slope evolves and decreases with time, so that the most massive galaxies are forming relatively fewer stars per year today than they used to in the past. I study the various possible causes for this evolution, by quantifying for example the morphological evolution of these galaxies and the growth of bulges, as well as the evolution in their hydrogen gas content, which is the fuel for star formation. I deduce from these observations that the change of slope of the Main Sequence can be mainly attributed to a decrease of the star formation efficiency, rather than by a morphological process or a lack of gas.The various observations I have made throughout the work described above allow me to establish simple prescriptions to simulate the observable properties of galaxies, in particular their spectrum. I use these recipes to create a realistic simulation of a deep field, that I use to test my analysis methods and that reproduces consistently the cosmic infrared background.Lastly, I introduce some preliminary results on star formation in the young Universe (z=4) obtained thanks to new data acquired with the ALMA telescope. I describe in particular the resulting new constraints on the Main Sequence at this epoch, and study in more detail two extremely distant galaxies that I have discovered by chance in these data. These two galaxies are among the most distant known today, and are probably the most massive and most dusty ever detected in a Universe that is less than a billion years old.

Cette étude s’inscrit dans la mouvance internationale qui vise à développer et à mettre en place des mécanismes de marché efficaces pour lutter contre les changements climatiques. Dans le contexte québécois, cela s’est principalement traduit par la mise en place d’un système de plafonnement et d’échange de droits d’émission de gaz à effet de serre et d’un volet des crédits compensatoires (CrC). Contrairement à un projet de réduction de GES, un projet de séquestration de carbone en milieu forestier est intrinsèquement non permanent. Cette caractéristique limite le potentiel réel des CrC délivrés à annuler ou compenser la totalité des effets négatifs résultant d’une émission de GES dans l’atmosphère. C’est principalement pour cette raison que le secteur forestier est actuellement exclu du volet des CrC québécois. Actuellement, peu importe le type de marché (volontaire ou réglementaire), l’approche de délivrance de CrC adoptée pour les projets de séquestration de carbone anticipe un bénéfice climatique, forçant ainsi les promoteurs de projet et les autorités d’un volet de CrC à mettre en place des mesures contraignantes et à long terme de suivi pour assurer l’intégrité environnementale. L’objectif du projet de recherche est de proposer une nouvelle approche de quantification et de délivrance de CrC pour les projets de séquestration de carbone. À l’instar de l’approche actuelle, l’approche proposée doit non seulement quantifier et récompenser une quantité de carbone séquestré, mais également et surtout, quantifier et récompenser la dimension temporelle implicite aux bénéfices de maintenir une quantité de carbone hors de l’atmosphère pendant une période de temps donnée. En utilisant le forçage radiatif comme indicateur d’un effet sur le système climatique, l’approche démontre qu’il est possible d’intégrer ces deux variables dans la détermination du nombre de CrC à délivrer à un promoteur de projet. Par conséquent, les contraintes associées au critère de la permanence deviennent caduques. / This study is part of the international movement to develop and implement effective market mechanisms to fight climate change. In Québec, this is mainly reflected in the establishment of a cap-and-trade system for greenhouse gas emission allowances and an offset credit component. Unlike a GHG reduction project, a forest carbon sequestration project is inherently non-permanent. This feature limits the real potential to cancel or offset all the negative effects resulting from a GHG emission into the atmosphere behind the used of an offset credit (OCr). It is mainly for this reason that the forestry sector is currently excluded from the Quebec OCr component. Currently, regardless of the type of market (voluntary, regulatory), the OCr issuance approach adopted for carbon sequestration projects anticipates a climate benefit, forcing project proponents and OCr to put in place binding and long-term follow-up measures to ensure the environmental integrity. The main objective of the research project is to propose a new approach for quantifying and delivering OCr for carbon sequestration projects. Like the current approach, the proposed approach must not only quantify and reward a quantity of carbon sequestered, but also and above all, quantify and reward the temporal dimension implicit in the creation of climate benefits associated with the maintenance of an amount of carbon out of the atmospheric atmosphere for a given period of time. Using radiative forcing as an indicator of an effect on the climate system, the approach demonstrates that it is possible to integrate these two variables into the determination of the number of OCrs to be delivered to a project promoter. As a result, the constraints associated with the permanence test become obsolete.

La présente étude porte sur l'analyse économique de l'utilisation des pesticides dans la production de pommes au Québec. Plus spécifiquement, elle aborde l'analyse des performances économiques des fermes pomicoles spécialisées à travers une analyse financière et des niveaux d'efficience technique et d'utilisation des pesticides de ces fermes. Pour ce faire, il a été mobilisé une approche de rentabilité financière par calcul de marges et l'approche d'analyse d'enveloppement des données (*Data Envelopment Analysis*, DEA). Les fermes retenues dans le cadre de ce travail sont au nombre de soixante-quatre et proviennent d'une base de données d'enquêtes en 2011 (trente-six) et 2016 (vingt-huit) par le Centre d'études sur les coûts de production en agriculture (CECPA) dans cinq régions administratives à forte production pomicole. De cette étude, il ressort de manière générale que les fermes enquêtées ont des marges nettes négatives: -38 575$ avec un coefficient de variation de 156% . Cela correspond à un taux de 76,56% des fermes soit 60,71% non rentables en 2016 et 88,88% en 2011. Cependant, ces entreprises semblent utiliser de manière efficiente les intrants productifs et les pesticides à leur disposition pour la production. En effet, le score d'efficience technique pour la combinaison de tous les intrants productifs est en moyenne de 96% et celui relatif à l'utilisation des pesticides est en moyenne de 90%. Ces niveaux d'efficience moyens sont de l'ordre de 97% et 98% pour ce qui est de l'utilisation combinée de tous les intrants puis d'environ 92% et 95% pour ce qui est de l'utilisation des pesticides respectivement en 2011 et 2016. Néanmoins, en regardant de plus près, les résultats indiquent que les acaricides, les insecticides et d'autres groupes de pesticides sont sur-utilisés dans les fermes étudiées. Ainsi, en se basant sur les résultats de cette étude, il est suggéré aux producteurs en situation d'inefficience de réduire la combinaison des quantités de pesticides mis en champs en considérant la baisse en moyenne de 4% dans leur système productif. / This study focuses on the economic analysis of pesticide use in apple production in Quebec. More specifically, it looks at the economic performance of specialised apple farms by means of a financial analysis and an analysis of the levels of technical efficiency and pesticide use on these study farms. To do this, a cost-benefit approach and efficiency analysis are used by computing margins and Data Envelopment Analysis (BCC-DEA). A total number of 64 apple farms are selected for this study from the surveys database conducted in 2011 (36) and 2016 (28) by the *Centre d'études sur les coûts de production en agriculture* (CECPA) in five administrative regions. In general, the study shows that farms surveyed have negative net margins on average: -$38,575, with a coefficient of variation of 156%. This corresponds to a rate of 76.56% of total farms or 60.71% non profitable in 2016 and 88.88% in 2011. The overall technical efficiency score is on average 96% for all productive inputs and 90% for the use of pesticides. These technical efficiency scores are on average 97% and 98% for the use of all inputs and 92% and 95% for the use of pesticides, respectively in 2011 and 2016. A closer look reveals that acaricides, insecticides and other groups of pesticides are overused by apple farmers. Based on the results of this study, it is suggested that apple producers should consider the reduction of their pesticides use by 4% to become fully technical efficient.

L’aménagement forestier peut jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques en augmentant le stockage de carbone dans la biomasse végétale et les produits du bois ainsi qu’en substituant des matériaux à empreinte carbone plus élevée par le bois. Cette étude visait à déterminer quelle stratégie d’aménagement écosystémique dans la sapinière à bouleau blanc de l’Est de la forêt boréale québécoise peut y contribuer. Ont été simulés sur une période de 199 ans : un scénario de référence représentant une coupe totale à 50 ans, deux scénarios avec révolution plus longue (70 et 80 ans), un scénario avec coupe partielle et un autre sans intervention (conservation). La comparaison des scénarios s’est faite sur la base de bilan de carbone en tonne de CO2e et sous l’approche du forçage radiatif, prenant en considération la distribution temporelle des émissions. Par rapport au scénario de référence, les scénarios à longue révolution et, dans une moindre mesure, la coupe partielle apportent de plus grands bénéfices au climat en augmentant les stocks de carbone en forêt et le ratio de produits de longue durée résultant des récoltes. Les produits du bois sont un élément clé de l’étude : les actions permettant de rallonger leur durée de vie et d’augmenter leur effet de substitution ont un impact majeur sur le bilan total et démontrent l’importance de les inclure dans l’évaluation. L’étude a aussi soulevé les besoins d’augmenter les connaissances par rapport à la dynamique de carbone dans les vieilles forêts, l’influence des changements climatiques sur celles-ci ainsi que sur la croissance des arbres, l’évolution du carbone dans le sol et des patrons de perturbations naturelles. L’effet induit par un scénario d’aménagement sur la vulnérabilité du peuplement face aux effets des changements climatiques pourrait également affecter sa performance d’atténuation du climat et devrait être testé ultérieurement. / Management of the world’s forests can play a role for climate change mitigation by increasing CO2 storage in vegetation biomass and harvested wood products, and by displacing CO2-intensive materials such as steel or concrete. This study aimed to determine how management of boreal forest stands can contribute to climate change mitigation in the context of ecosystem-based management. The study was based on the comparison of different strategies applied to a balsam fir-white birch stand in the Eastern boreal forest of Quebec (Canada). We simulated five scenarios over a 199- year period at the stand level: a reference scenario involving clearcut at 50-year intervals, and four 12 alternative scenarios clearcut with longer rotation length (70 and 80 years), partial cut, and a no harvest scenario. Overall, scenarios with longer clearcut rotations and, to a lesser extent, partial cut resulted in a higher potential to mitigate climate change. The substitution effect of wood products was revealed as a key aspect, suggesting that wood product manufacturing and utilisation on the markets, and not only forest management, need to be carefully considered.

Le secteur des transports est considéré comme la source principale des émissions des GES au Québec. Le boisement et l'aménagement des écosystèmes routiers existants peuvent jouer un rôle très important dans la séquestration de carbone et la lutte contre les changements climatiques. La présente thèse visait à évaluer le potentiel de boisement des écosystèmes routiers pour la séquestration de carbone et la lutte contre les changements climatiques. Les analyses effectuées dans le cadre de cette thèse ont été réalisées sur des écosystèmes situés à proximité du réseau routier et répartis dans deux domaines bioclimatiques, soient l'érablière à tilleul et l'érablière à caryer cordiforme. Les résultats ont montré que les sites routiers dominés par la végétation arborée et arbustive représentent un réservoir important de carbone. De plus, la présence d'une végétation avec une dispersion fonctionnelle (FDIS) élevée permet d'augmenter le stockage de carbone dans l'écosystème. La mise sous conservation de ces sites permettrait la protection de ces stocks de carbone, alors qu'une plantation sous couvert en accompagnement de la végétation déjà existante permettrait d'augmenter la diversité fonctionnelle de ces sites et donc leur potentiel de séquestration de carbone. Par ailleurs, les résultats de simulation ont suggéré que le boisement des sites anthropisés ou artificialisés pourrait permettre de construire un nouveau couvert forestier et un puits de carbone sur ces sites; cependant, le boisement de terres agricoles abandonnées semble ne procurer que peu de bénéfices, comme la succession naturelle semble pouvoir s'y installer et séquestrer sans intervention humaine des quantités importantes de carbone. Bien que l'inventaire terrain des sites routiers ait montré que leurs sols représentent un réservoir important de carbone, ils sont aussi caractérisés par des propriétés physico-chimiques différentes de celles trouvées en milieu forestier; par exemple, ils sont exposés à des sources de contamination par les métaux lourds et les sels de déglaçage. Cela dit, cet état des sols routiers ne nuit pas à la stabilité physique du carbone dans le sol; il est même possible que la matière organique du sol immobilise ces métaux et inhibe leur lessivage. Finalement, le manque de documentation sur l'évolution de la végétation naturelle des sites routiers rend nécessaire le remesurage des sites témoins dans le temps; leur suivi et leur documentation permettront d'établir des scénarios de référence, ce qui permettra de mieux estimer l'effet du boisement de ces sites quant à la séquestration de carbone et la lutte contre les changements climatique / The transportation sector is considered the primary source of GHG emissions in Quebec. Afforestation andmanagement of existing road ecosystems play an important role in carbon sequestration and mitigation ofclimate change. This thesis aimed to evaluate the afforestation potential of road ecosystems for carbonsequestration and mitigation of climate change. The analyses were carried out on ecosystems located near theroad network in Quebec and distributed in the two bioclimatic domains: the sugar maple-basswood and thesugar maple-bitternut hickory. The results showed that roadsides dominated by trees and shrubs represent animportant reservoir of carbon; in addition, the presence of vegetation with high functional dispersion (FDIS) canenhance carbon storage in both the ecosystem and the biomass. Protecting these sites can preserve theircarbon stocks, while planting trees to accompany existing vegetation would increase the functional diversity ofthese sites and, therefore, their carbon sequestration potential. Furthermore, the simulation results suggestedthat the afforestation of anthropized or artificialized sites can create a new forest cover and increase carbonsequestration on these sites. However, the afforesting of abandoned agricultural land may not provide significantbenefits, as natural succession can take place and sequester carbon without human intervention. While the fieldinventory of road sites showed that the soils of roadsides represent a significant reservoir of carbon, these soilsare different from those found in the forest environment and are exposed to contamination from heavy metalsand de-icing salts. That said, this state of road soils does not affect the physical stability of carbon in the soil; itis even possible that organic matter in the soil immobilizes these metals and inhibits their leaching. Finally, thelack of documentation on the evolution of the natural vegetation of roadsides makes it necessary to remeasurecontrol sites over time; monitoring and documentation can help establish reference scenarios and estimate betterthe effect of roadsides afforestation in terms of carbon sequestration and mitigation of climate change.

Boiser les terres agricoles abandonnées (friches) est une méthode autorisée par le protocole de Kyoto pour créer des puits de CO₂, ce qui contribue à l'atténuation des changements climatiques. La séquestration de CO₂ n'est pas la seule variable à prendre en compte lors de l'évaluation de l'impact climatique d'un projet de boisement. En effet, le changement d'albédo de surface pourrait avoir un impact important sur le potentiel d'atténuation des plantations, mais peu d'études incluent l'albédo dans leur calcul. De plus, l'albédo de surface peut être fortement influencé par la présence de neige au sol, ce qui augmente encore plus l'incertitude liée à l'effet d'albédo dans les régions boréales comme le Québec. Avant d'entreprendre tout projet de boisement, il est crucial d'évaluer si les plantations créées par le boisement apportent des bénéfices additionnels dans un contexte de lutte contre les changements climatiques par rapport à l'absence de projet, notamment par rapport aux écosystèmes issus de la succession naturelle. Cette étude visait à identifier la meilleure solution pour la gestion des terres agricoles abandonnées dans la municipalité régionale de comté (MRC) d'Abitibi-Ouest (QC, Canada) pour maximiser le potentiel d'atténuation des changements climatiques, en considérant de manière conjointe les flux de carbone ainsi que l'effet d'un changement d'albédo de surface. La MRC d'Abitibi-Ouest offre le plus grand potentiel de boisement de terres agricoles abandonnées au Québec avec ses 51 000 hectares de friches. Avec l'aide du Modèle du bilan du carbone du secteur forestier canadien (CBM-CFS3), l'évolution des flux de carbone du boisement par la plantation de 5 espèces a été simulée (*Larix laricina, Picea glauca, Picea mariana, Pinus banksiana,* et *Populus* spp.) en Abitibi-Ouest. Parallèlement, les flux de carbone associés à la succession naturelle pouvant s'établir sur ces terres ont été estimés à partir de données empiriques de stocks de carbone provenant d'une étude antérieure. La dynamique de l'albédo de surface entre les différentes plantations et les friches laissées à la succession naturelle a été obtenue grâce à des données dérivées d'images satellitaires (Sentinel-2). Finalement, le forçage radiatif du bilan climatique total (flux carbone + changement d'albédo de surface) a été comptabilisé pour chaque scénario de plantation et pour les friches laissées à la succession naturelle. Nos résultats suggèrent que le boisement de peuplier hybride (*Populus* spp.) a le meilleur potentiel d'atténuation des changements climatiques dû à son haut taux de séquestration du carbone et son albédo de surface relativement élevé. Les 4 scénarios de boisement avec les espèces de conifères avaient un effet réchauffant plus élevés que la succession naturelle, principalement dû à un albédo de surface faible. Le scénario de boisement du peuplier hybride était le seul scénario où l'effet refroidissant dû à la séquestration de carbone était assez élevé pour compenser l'effet réchauffant dû au changement d'albédo de surface. Ceci suggère que le changement d'albédo de surface devrait être inclus lors de l'estimation du potentiel d'atténuation des changements climatiques du boisement. / Afforestation of abandoned agricultural lands is a method authorized by the Kyoto Protocol to create CO₂ sinks, which contributes to mitigating climate change. Carbon fluxes are not the only variable to consider when evaluating the climate impact of afforestation projects. Indeed, changes in surface albedo could have a significant impact on the mitigation potential of plantations, but few studies include albedo in their calculations. Moreover, surface albedo can be strongly influenced by the presence of snow on the ground, further increasing the uncertainty related to the albedo effect in boreal regions like Quebec. Before undertaking any afforestation project, it is crucial to assess whether the plantations created by afforestation provide additional benefits in the context of mitigating climate change compared to the ecosystems emerging from natural succession. This study aimed to identify the best solution for managing abandoned agricultural lands in Abitibi-Ouest regional county municipality (QC, Canada) to maximize the potential for mitigating climate change, considering both carbon fluxes and the surface albedo. Abitibi-Ouest offers the greatest potential for afforesting abandoned agricultural lands in Quebec with its 51 000 hectares of such lands. Using the Canadian Forest Sector Carbon Budget Model (CBM-CFS3), the evolution of carbon fluxes of 5 monoculture plantations (*Larix laricina, Picea glauca, Picea mariana, Pinus banksiana,* and *Populus* spp.) in Abitibi-Ouest was simulated. Additionally, carbon fluxes of natural vegetation succession were estimated from field data of carbon stocks from a previous study. Surface albedo dynamics between different plantations and abandoned lands left to natural succession were obtained using data derived from satellite imagery (Sentinel-2). Finally, the radiative forcing of the total climate balance (carbon flux + albedo) was calculated for each plantation scenario and for abandoned agricultural lands left to natural succession. Our results suggest that hybrid poplar (*Populus* spp.) afforestation has the best potential for mitigating climate change due to its high carbon sequestration rate and relatively high surface albedo. The 4 afforestation scenarios with conifer species had greater warming effects than the natural succession, mainly due to the low surface albedo of these species. The hybrid poplar afforestation scenario was the only one for which the cooling effect due to carbon sequestration was high enough to offset the warming effect due to changes in surface albedo. This suggests that changes in surface albedo should be included when estimating the mitigation potential of afforestation practices for climate change.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Le rôle des forêts dans la réalisation des réductions d'émissions de gaz à effet de serre (GES) prévues à l'échelle planétaire pourrait être substantiel. Comprendre le rôle du secteur forestier va devenir d'autant plus important que la demande en bois risque d'être toujours plus soutenue dans le futur. Il existe cependant un grand degré d'incertitude quant à la stratégie sectorielle à mettre en œuvre pour maximiser les réductions de GES : faut-il chercher à maximiser la production de bois (c'est-à-dire à augmenter les niveaux de récolte) ou gérer les écosystèmes sous un régime de protection (c'est-à-dire diminuer les niveaux de récolte) ? L'incertitude augmente en raison des impacts potentiels des changements climatiques sur la capacité des écosystèmes à stocker du carbone et à répondre aux besoins en bois des marchés. Les actions d'atténuation du secteur forestier ne se limitent cependant pas aux forêts. Il est aussi nécessaire de considérer les émissions de GES issues de la décomposition des produits du bois et l'utilisation de ces produits en remplacement de matériaux et sources d'énergie à plus forte empreinte carbone. Une sélection non exhaustive ne peut conduire qu'à des conclusions partielles qui pourraient s'avérer contreproductives dans la lutte contre les changements climatiques. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer le potentiel d'atténuation du secteur forestier québécois, en identifiant les obstacles à éviter et les opportunités à saisir, afin de développer une stratégie sectorielle efficace dans la lutte contre les changements climatiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que, de l'échelle du peuplement à l'échelle de la province, les stratégies d'aménagement basées sur l'augmentation du volume de bois récolté n'apportent généralement pas de bénéfices climatiques, contrairement à celles qui visent à réduire le volume récolté par rapport à la stratégie de référence. La perte de carbone dans les écosystèmes forestiers, due à une augmentation des superficies récoltées, couplée à une augmentation des émissions de GES des produits n'est pas compensée par des effets de substitution trop faibles et incertains. Ces conclusions s'appliquent autant à moyen (2050) qu'à long terme (2100), et avec ou sans prise en compte de l'impact des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers. Cette conclusion est d'ailleurs exacerbée lorsque les analyses ne sont plus faites en dioxyde de carbone équivalent, mais selon le forçage radiatif des émissions, donc avec une meilleure prise en compte de la temporalité des émissions de GES et de leur pouvoir réchauffant. Cependant, ces travaux démontrent aussi que les deux grands types de stratégies d'aménagement forestier peuvent coexister pour maximiser le potentiel d'atténuation du secteur forestier provincial. Tout d'abord, car certains peuplements forestiers pourraient bénéficier des perturbations pour redynamiser leur productivité. La nécessité de considérer les caractéristiques initiales des peuplements et l'impact d'une perturbation sur leurs dynamiques est donc primordiale. D'autre part, l'augmentation du volume de bois récolté pourrait apporter un bénéfice climatique si une meilleure substitution moyenne pouvait être atteinte et/ou une meilleure gestion des émissions, notamment de méthane, engendrées par la fin de vie des produits du bois était mise en place. Ces effets permettraient donc une coexistence des deux grands types d'aménagement par rapport à la stratégie de référence. Une stratégie de réduction de la récolte n'est pas exempte de toute incertitude. C'est un risque de saturation de la séquestration des écosystèmes, mais aussi un risque pour des stocks de carbone sensibles à l'augmentation des perturbations naturelles. De plus, les risques de fuite sont importants. Le bois non récolté sera selon toute vraisemblance compensé par une récolte accrue dans d'autres juridictions pour satisfaire la demande en ressource biosourcée. Il apparait donc que ni une stratégie basée seulement sur la réduction et encore moins sur l'augmentation du volume de bois récolté ne soit une solution idéale. Il est nécessaire de déployer les actions d'atténuation avec un potentiel de réalisation important et qui ne seront dans aucun cas contreproductives dans le futur ; comme le boisement des territoires anthropisés, une gestion améliorée des émissions de fin de vie ou encore un soutien à l'innovation des produits du bois afin d'en augmenter la proportion qui possède une plus longue durée de vie. Dans le même temps, il faut développer les fondements opérationnels d'une optimisation des niveaux de récolte selon les caractéristiques des écosystèmes forestiers. Ce sont des étapes nécessaires pour permettre une prise de décision éclairée et le développement d'une stratégie sectorielle efficace. / The role of forests in achieving global greenhouse gas (GHG) emissions reductions could be substantial. Understanding the role of the forestry sector will become increasingly important as the demand for wood is likely to continue to grow in the future. However, there is a high degree of uncertainty regarding the strategy to implement in order to maximize GHG reductions in the forest sector: should we seek to maximize wood production (i.e., increase harvesting levels) or leave ecosystems unmanaged (i.e., decrease harvesting levels)? Furthermore, the potential effects of climate change on the ability of ecosystems to store carbon and meet the wood demands of markets are causing a rise in uncertainty. Mitigation actions in the forestry sector, however, are not limited to forests. It is also necessary to consider GHG emissions from the decomposition of wood products and the use of these products as replacements for materials and energy sources with a higher carbon footprint. A non-exhaustive selection can only lead to partial conclusions that could prove counterproductive in the fight against climate change. The objective of this thesis is to evaluate the mitigation potential of the Quebec forestry sector by identifying the obstacles to avoid and the opportunities to seize in order to develop an effective strategy in the fight against climate change. The results suggest that, from the forest stand to the provincial scale, management strategies based on increasing the volume of harvested wood generally do not provide climate benefits, unlike those aimed at reducing the volume harvested compared to the reference strategy. The loss of carbon in forest ecosystems due to an increase in harvested areas, coupled with an increase in greenhouse gas emissions from wood products, is not offset by substitution effects that are too low and uncertain. These conclusions apply to both the medium term (2050) and the long term (2100), with or without consideration of the impact of climate change on forest ecosystems. These findings are exacerbated when analyses are conducted using radiative forcing of emissions, rather than just carbon dioxide equivalent, as this approach better accounts for the temporality and warming potential of greenhouse gas emissions. However, these findings also demonstrate that both types of forest management strategies can coexist to maximize the potential for carbon mitigation in the provincial forest sector. Firstly, some forest stands may benefit from disturbances that can reinvigorate their productivity. Therefore, it is crucial to consider the initial characteristics of forest stands and the impact of disturbances on their dynamics. Secondly, increasing the volume of harvested wood could provide a climate benefit if better average substitution and/or management of emissions, particularly methane emissions from wood product end-of-life, were implemented. These effects would allow the coexistence of both types of management strategies compared to the reference strategy. A strategy of reducing harvest is not without uncertainty. There is a risk of saturation of ecosystem carbon sequestration in the long term, as well as a risk to carbon stocks that are sensitive to increased natural disturbances. In addition, the risks of leakage are significant. Unharvested wood will likely be compensated by increased harvesting in other jurisdictions to meet the demand for bio-resources. Therefore, neither a strategy based only on reduction nor one based only on increasing the volume of harvested wood is an ideal solution. It is necessary to deploy mitigation actions with a high potential for implementation that will not be counter productive in the future, such as afforestation of anthropized territories, improved management of end-of-life emissions, or support for innovation in wood products. At the same time, it is necessary to develop the operational foundations for optimizing harvesting levels according to the characteristics of forest ecosystems. These are necessary steps to enable informed decision-making and the development of an effective provincial forest sector strategy.