La composition chimique atmosphérique dépend principalement des émissions de polluants, de leurs précurseurs et de la météorologie. Les stratégies de gestion de la qualité de l’air ambitionnent des réductions substantielles d’émissions à long terme. Mais il est légitime d’évaluer si l’impact du changement climatique pourrait compenser ces efforts.Afin de répondre à cette problématique, on a recours à la modélisation qui permet de faire des projections à long terme, sous différents scénarios de sensibilité pour isoler les principaux facteurs. Se pose alors le problème des incertitudes dans la modélisation. L’approche privilégié pour les études d’impact du climat est la modélisation ensembliste. Cependant du fait de l'important coût de calcul, on constate qu’aucune étude passée d’impact du climat sur la qualité de l’air ne repose sur un ensemble large de projections climatiques. C’est pourquoi, nous avons développé une méthode statistique alternative, entraînée sur des grands ensembles de simulation, pour caractériser l'impact des émissions et de la météorologie sur la qualité de l'air dans un contexte de changement climatique.Nous avons montré qu'un modèle statistique permettait d'obtenir des réponses sur l'impact du climat sans forcément avoir à réaliser explicitement des modélisations d'ensemble. La méthode développée donne des résultats avec une incertitude faible sur le long terme, même si nous avons montré ses limites lorsqu'il s'agit de traiter des cas de pollution extrêmes.Afin de quantifier l'erreur induite par les données climatiques des modèles actuellement conservées de manière partielle, nous avons réalisé une étude de sensibilité à la résolution verticale des modèles climatiques régionaux. Nous avons montré qu'un minimum de dix niveaux verticaux, ainsi que des variables supplémentaires à l'existant étaient indispensables si l'on voulait que l'erreur de simulation reste inférieure au signal climatique étudié.Enfin, nous avons utilisé le modèle statistique pour confronter l’impact du changement climatique aux réductions d'émissions anthropiques attendues à l’avenir. Les résultats ont permis de mettre en évidence que le bénéfice climatique pour les particules fines, PM2.5, était du même ordre de grandeur que les baisses réalisées dans le secteur le plus influent de chaque pays étudié. Ces baisses d'émissions vont donc être renforcées par le changement climatique. Au contraire, pour le SOMO35, la pénalité climatique va contrebalancer les efforts de réductions d'émissions réalisés entre 2050 et 2010. Pour les pays analysés, on peut estimer la date approximative de l’émergence du signal induit par le changement climatique malgré la réduction des émissions attendue dans la législation actuelle. / The atmospheric composition is mainly driven by the emission of primary pollutants and precursors and meteorology. Because of its sensitivity to unfavorable weather patterns, air pollution is expected to be sensitive to climate change. That is why the aim of this work is to estimate the effect of climate change over air pollution in Europe at the end of the century. To achieve this we rely on modeling which allow to cover such timescales. To reduce uncertainties and quantify the effect of climate change on air quality, ensemble approaches should be applied. However, the computing cost of such methods is substantial. To overcome this issue we developed a statistical method which does not require forcing a chemistry and transport model with a large ensemble of climate projections. The results obtained with this statistical method are in good agreement with full chemistry-transport models when considering long time periods. But we point out the limits of the method when focusing on extreme pollution events. The statistical model can be used to assess the uncertainty of using a comprehensive ensemble of climate forcing in terms of air quality impacts. The statistical approach can also help identifying a subset of climate forcing that should be explored in priority to drive chemistry-transport models.Such a subset of climate models is however only available at a degraded vertical resolution on existing databases such as EuroCordex. To quantify the error induced when using a meteorological variables only saved for a few vertical levels, a sensitivity study focused on the impact of the vertical resolution of the meteorological data has been perfomed. We emphasized that a minimum of 10 vertical levels and some specific variables were required to study the impact of climate change on air quality to keep the error lower than the climate change signal.Finally, we use the statistical method to compare the climate change effect and the future emissions reduction impact estimated also with a surrogate model. We exhibit that the magnitude of climate benefit for PM2.5 will be comparable to the emissions reductions of the dominant sector in each country studied. These emissions decreases will therefore be reinforced the climate change. On the opposite, for SOMO35, the climate penalty will jeopardize the emission reductions between 2010 and 2050. We also evaluate that climate change will become more important than the expected reduction emissions signal.

Cette thèse analyse les conséquences socio-économiques du changement climatique, en particulier ses effets sur le commerce international, les migrations internes en Inde et la propagation de la dengue au Brésil.Le premier chapitre analyse le lien entre changement climatique et flux de commerce bilatéraux, pour différents secteurs et produits, sur la période 1992-2014. Les variations de température ont un impact négatif sur le commerce bilatéral des pays, en moyenne, contrairement aux variations de précipitation. Lorsqu’on désagrège par produits, des effets négatifs et positifs surviennent, mais les effets négatifs dominent pour la température, en particulier pour les produits agricoles et manufacturiers, notamment l’industrie textile et la métallurgie, ce qui peut s’expliquer par des effets transitant par la productivité du travail. Les variations de précipitation ont aussi un impact hétérogène, mais avec un effet positif dominant. Les résultats suggèrent en outre que le changement climatique affecte les avantages comparatifs révélés des pays, en particulier pour les produits les plus sensibles au climat.Le second chapitre étudie l’impact du changement climatique sur les migrations entre les états indiens en 1991 et 2001. L’utilisation des données de recensement pour ces deux années permet d’étudier l’effet du climat précédant la migration. Des indicateurs météorologiques basés sur un « Indice de Précipitation Standardisé » (SPI) permettent de mesurer la fréquence, la durée et l’intensité des épisodes de sécheresse, ainsi qu’un excès éventuel de précipitations. Les résultats montrent que la fréquence des sécheresses augmente les taux de migrations au départ de l’état affecté. Cet impact est particulièrement fort pour les états agricoles. Les trois principaux canaux par lesquels transite l’effet des sècheresses sont le revenu moyen, l’agriculture et l’urbanisation des états.Le dernier chapitre quantifie l’impact du climat et de l’urbanisation sur le taux de prévalence de la dengue au sein des états brésiliens, sur la période 1992-2012. Les résultats mettent en évidence un impact positif du taux d’humidité de l’air sur la dengue, ainsi qu’une relation en cloche associant la température et la dengue. Par ailleurs, une augmentation de la densité de population de 1 % est associée à une hausse moyenne de la dengue de 2,5 à 3 %. Un meilleur accès à l’eau potable et une meilleure gestion des déchets diminuent en revanche l’incidence de la dengue. Un modèle à équations simultanées permet par ailleurs de montrer qu’il existe une causalité circulaire entre le revenu des ménages et la dengue. D’un côté, une hausse de 10 % de la part de la population touchée par la dengue y occasionne une baisse de 0,16 % du revenu moyen. De l’autre, cette baisse est associée à une plus grande prévalence de la dengue. / In this dissertation, I study the impact of climate change on several economic outcomes, mainly on international trade, migration, and on vector-borne diseases. In the first chapter, I investigate the relationship between weather variations and bilateral trade flows at the country, sectoral and product levels, worldwide, and over the 1992-2014 period. I find a negative effect of temperature variations on bilateral trade at the country level. At the product level, both negative and positive effects arise, but the negative effect dominates. The effects are on the agricultural and manufacturing sectors, especially in the textile and metals sectors. Possible channels are the effect of temperature on output and labour productivity. Precipitation variations have also an effect on the product level, with the positive effect dominating for the affected products. The results suggest that weather variations also affect bilateral revealed comparative advantages, mainly for the weather sensitive products that I identify in the analysis. Moving to a long term analysis, the results suggest that temperature in the exporter country has a persistent effect that lasts several years. Furthermore, adaptation to climate change does not seem to changes the negative effects of temperature. The second chapter combines climate data with migration data from the 1991 and 2001 Indian Censuses to investigate the impact of climate variability on internal migration. The use of census data makes it possible to test and compare the effect on migration of climatic factors prior to migration. Relevant meteorological indicators of climate variability are used to measure the frequency, duration and magnitude of drought and excess precipitation based on the Standardized Precipitation Index. The estimation results show that drought frequency in the origin state increases inter-state migration in India. This effect is stronger in agricultural states, and in such states the magnitude of drought also increases inter-state migration significantly. Drought frequency has the strongest effect on rural-rural inter-state migration. In the third chapter, I measure the impact of weather and urbanization characteristics on dengue prevalence in Brazilian states during the 1992-2012 period. I find a positive effect of vapour pressure and a hump-shaped relationship between temperature and dengue. The results show that an increase in population density is likely to increase the dengue prevalence. Higher access to drinking water and waste management systems decrease dengue incidence. Additionally, higher immigration rates coming from states with high dengue incidence, increase the dengue prevalence in the destination state. Using a simultaneous equation model, I measure the double causality between household wage income and dengue prevalence. On the one hand, results show that, on average, a 10% increase in dengue rates is associated with a 0.16% decrease of household wage income. On the other hand, lower average household wage income is associated with a higher dengue rate.

Cette thèse de doctorat en économie s’inscrit dans le grand débat sur la rareté des ressources en eau et des impacts potentiels sur nos économies et notre sécurité alimentaire. Avec l’usage d’outils quantitatifs et économétriques, elle étudie les mécanismes de répartition de l’eau d’abord lorsqu’elle doit être partagée par plusieurs pays et ensuite lorsqu’elle est utilisée par l’agriculture et expédiée à travers les aliments sous forme virtuelle par le commerce international alimentaire.Le premier chapitre, co-écrit avec Prof. Eric Strobl, étudie les conflits de l’eau entre pays Africains situés en amont-aval d’un fleuve et contraints de partager la ressource. Entre 1949 et 2007 nous trouvons peu de traces de conflits, même si la paix est souvent contingente à une situation égalitaire en termes d’accès à l’eau. En effet, c’est l’asymétrie de l’approvisionnement qui est en jeu mais le pays en aval, défavorisé par sa position, arrive souvent à contrecarrer ce désavantage en exerçant une pression économique sur ses voisins (comme dans le cas de l’Egypte, à l’aval, face à l’Ethiopie). Nos analyses montrent également que l’absence de coopération ne présage en rien des coopérations futures, un résultat encourageant pour les bassins transfrontaliers où l’entente est encore difficile.Le deuxième chapitre, co-écrit avec Prof. Shlomi Dinar, s’intéresse à la question des avantages comparatifs liés à l’eau dans le commerce international alimentaire. En étudiant les flux commerciaux entre 1994 et 2007, on comprend que les pays les plus pauvres en eau sont bien obligés d’importer les produits qu’ils ne peuvent eux-mêmes produire sur place, faute d’eau. Il y a un bien un avantage comparatif à la ressource. En revanche, nous montrons qu’en termes de productivité-eau (la quantité produite par litre d’eau utilisé), les pays s’échangent des biens pour lesquels ils n’ont pas nécessairement d’avantage, voire bien le contraire. L’eau est donc négligée dans l’équation lorsqu’il s’agit des stratégies de production et d’exports.La thèse se penche ensuite sur ces pays pauvres en eau et pourtant souvent dépendants du secteur agricole. En particulier, le troisième chapitre s’inspire des théories qui suggèrent que le développement économique va de pair avec la diversification de la production et des exportations. Or un manque d’eau contraint nécessairement les pays dans leur stratégie de diversification. Nous montrons que les pays avec eau rare et une productivité-eau faible ne peuvent se développer par l’agriculture, à moins de se concentrer sur un petit nombre de produits. Investir dans des technologies de l’eau pour un nombre restreint de produits permet d’intensifier la production et d’avoir des externalités positives sur d’autres cultures potentielles. La concentration est donc souhaitable avant la diversification. Une meilleure gestion de l’eau (dans sa quantité et sa productivité) peut ainsi, à terme, être bénéfique pour le développement économique. / This thesis contributes to the ongoing debate about whether water scarcity will lead to growing water conflicts and potential threats to food security. Using quantitative and econometric tools, it addresses the empirical allocation of water resources in the context of shared water and international trade of agriculture.Chapter 1, co-authored with Prof. Eric Strobl, studies transboundary water management between upstream and downstream African countries (1949-2007). We find very little evidence for water conflicts over the years, even though cooperation is likelier when there is little economic and water asymmetries between countries. We also show that wealthy downstream nations mostly take the lead in cooperation, allowing geographical asymmetries to be offset by economics. Results indicate that cooperation is independent from the past, meaning that transboundary basins with a history of tensions over water may likely cooperate in the near future.Chapter 2, co-authored with Prof. Shlomi Dinar, investigates whether countries produce and trade food according to their comparative advantage in water. Using panel data of bilateral trade at a global level (1994-2007), we find that the driest countries use trade as a means to alleviate water scarcity. Relative water productivity and food trade display an inverted u-shape, suggesting a threshold effect in demand and a disregard for water resources relative to the lack of other inputs (such as capital, technology or qualified labor) in water-scarce countries. Countries do not take water endowments enough into consideration when deciding about production and food is traded in the wrong direction, from less to relatively more water productive nations.Because agricultural-dependence is water-dependence, we end by asking whether water scarcity can be a threat to development. Chapter 3 shows that exports concentrate with growth but diversify with water availability. The interaction effect is positive, suggesting that countries, as they develop, concentrate on fewer products for which they have comparative advantage in water. As water intensive goods display lower subsistence in time in water-scarce countries, we argue that inefficient management of water prevents countries from developing and exiting the state of water/agriculture dependency and slow growth. We recommend that water-scarce countries focus on improving the water footprint of a small number of goods in order to trigger positive spillovers.

En quelques décennies, le changement climatique s’est affirmé comme un objet de recherche central pour la communauté scientifique et comme une question sociale et politique de premier plan. Deux modes d’action dominants, relayés par les travaux du GIEC, ont fait office de réponse institutionnelle : l’atténuation, d’une part, l’adaptation, d’autre part. Cette seconde réponse s’est imposée comme une voie politique potentielle, en empruntant l’argument d’un impératif de survie de l’humanité et en adoptant la forme d’un vaste programme normatif. Dans une première partie, nous interrogeons la construction scientifique et politique ainsi que la diffusion de ces politiques d’adaptation au changement climatique en tant que cadre émergent structurant d’une action publique globale, transversale et multiniveaux. Nous analysons particulièrement le processus d’institutionnalisation convergent des politiques d’adaptation au changement climatique en France et au Québec. Dans une seconde partie, la thèse vise à expliquer les enjeux de la diffusion de l’adaptation au changement climatique dans les politiques territoriales de gestion des risques et de gouvernance des ressources en eau. En mobilisant, un cadre théorique empruntant à la sociologie des épreuves, à l’actionnisme et à la sociologie des espaces de définitions des problèmes publics, la thèse permet de déterminer ce que peut produire la mise en visibilité du changement climatique dans la gestion territoriale de l’eau. On reviendra ainsi sur trois situations contrastées. Tout d’abord, un cas d’expertise de type lanceurs d’alerte lors de la gestion d’une inondation (Richelieu, Québec). Une situation où l’expertise s’intègre dans les enjeux actuels de gestion de l’eau (la révision du plan de gestion des étiages de la Garonne), cependant l’appropriation stratégique des incertitudes du changement climatique par les acteurs de l’eau contraint le potentiel transformateur et enfin une dernière situation où l’expertise dégagée des enjeux actuels (la prospective Garonne 2050) tend à produire une tension cognitive qui se révèle insuffisante pour engager les acteurs vers de nouvelles pratiques. Il ressort finalement de ces nouvelles exigences qu’impose l’adaptation au changement climatique entrent en contradiction avec les intérêts et les temporalités plus courtes qui prévalent encore dans les activités locales de gestion. / In the space of a few decades, climate change has established itself as a central object of research for the scientific community and as a high profile social and political question. Closely associated with the work of the IPCC, two dominant modes of action have supplied the institutional response : these are, respectively, mitigation and adaptation. The latter has established itself as a potential path for policy by appealing to the imperative of human survival and adopting the form of a vast normative program. In the first part, I question the scientific and political construction and dissemination of these policies for adapting to climate change as an emerging framework for structuring cross-and multi-global public action. In particular, I analyze the institutionalization process of convergent adaptation policies to climate change in France and Quebec. In the second part, I consider the issues involved in the spread of climate change adaptation via territorial risk management policies and water resource governance. By mobilizing a theoretical framework borrowed from the sociology of tests, actionnism and sociology of social problems, the thesis determines that can produce increasing the visibility of climate change in the territorial management water. This will return three contrasting situations. First, a case of flood management (Richelieu, Quebec) that have been criticized by experts in hydrology and climate change. A situation where expertise integrates into current issues of water management (revision of the management plan for low flow of the Garonne), however ownership of the strategic uncertainties of climate change by water stakeholders forced the transformative potential and the last one situation where the clear expertise of current issues (prospective Garonne 2050) tends to produce an insufficient cognitive tension to engage stakeholders on new practices. Finally, these new requirements imposed by adaptation to climate change conflict with the interests and shorter time frames that still prevail in the local management activities.

Les modifications environnementales qui affectent aujourd'hui les milieux marins recouvrent des problématiques scientifiques et sociétales majeures, d'autant que ces changements devraient s'accélérer au cours du 21ème siècle. Comprendre et anticiper la réponse de la biodiversité marine à ces changements représente un enjeu scientifique d'actualité. Les approches biogéographiques et macroécologiques constituent un cadre scientifique dans lequel il est possible d'étudier, de décrire, et de comprendre les motifs de distribution des espèces à large échelle et d'estimer leur évolution possible face aux changements environnementaux. C'est notamment le cas dans l'océan Austral où les effets du changement climatique se font déjà sentir et où les modifications environnementales associées pourraient avoir des effets profonds sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes. Malgré de récents efforts d'échantillonnage, nos connaissances sur la distribution des espèces dans l’océan Austral comptent encore de nombreuses lacunes attribuables au caractère récent des découvertes, à l'isolement et à l'éloignement de cet océan d'accès difficiles. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse consistaient à mieux comprendre les motifs de distribution d'espèces à l’échelle de l’océan Austral, à mettre en évidence les facteurs qui en sont à l’origine et enfin, à évaluer l’impact du changement climatique sur leur distribution. Pour cela,différents types de modèles de niche écologique (MNE) ont été employés. Les échinides (oursins), organismes communs des communautés benthiques de l’océan Austral ont servi de modèle d'étude pour ce travail. Afin de générer des MNE, notamment de type corrélatif, une base de données d’occurrence des espèces d'échinide a été actualisée. L’effort d’échantillonnage a ainsi pu être cartographié et quantifié pour l'ensemble de l'océan Austral ;il s'est révélé très hétérogène, principalement concentré aux abords des zones peu profondes et des bases scientifiques. Cela peut générer des biais dans la qualité et la performance prédictive des MNE ainsi que dans les projections spatiales associées. La robustesse des MNE corrélatifs a donc été testée au regard de l’effort d’échantillonnage mais aussi en tenant compte de la taille des niches écologiques des espèces étudiées ainsi que des contraintes biogéographiques existantes. Cette approche a permis de souligner l’importance de certains facteurs abiotiques pour expliquer la distribution des espèces à large échelle. Il apparaît aussi qu’une meilleure qualité d'échantillonnage génère des MNE plusrobustes mais que les résultats sont fortement dépendants de la taille des niches écologiques et de la présence de barrières biogéographiques.Ces MNE individuels réalisés pour de nombreuses espèces ont été combinés entre eux et ont permis de définir dix écorégions à l'échelle de l'océan Austral qui se distinguent par leur composition faunique et leurs caractéristiques environnementales. Les résultats montrent une forte individualisation des faunes antarctiques par rapport aux régions subantarctiques ainsi que l'existence de liens fauniques entre l’Amérique du Sud et les îles subantarctiques d'une part, ainsi qu’entre la nouvelle Zélande et la mer de Ross de l'autre. Ils soulignent également l’importance de facteurs environnementaux comme la température de fond, la profondeur et la géomorphologie pour expliquer les motifs de distribution des espèces. Enfin, des modèles prédictifs futurs ont été produits sur la base du scénario RCP 8.5 du GIEC. Ils montrent que les régions subantarctiques pourraient être particulièrement impactées par les changements environnementaux y compris au sein du réseau d’Aires Marines Protégées (AMP) mis en place dans l’océan Austral. Les MNE corrélatifs ont fait l’objet de critiques récurrentes dans la littérature scientifique du fait de leur incapacité à prendre en compte les dynamiques biologiques liant espèce et environnement, et de leurs limites pour l'extrapolation des données et la production de projections futures. Des MNE de types mécanistiques reposant sur l'approche des Dynamic Energy Budget ont donc été produits pour l'espèce Sterechinus neumayeri (Meissner, 1900) grâce aux nombreuses connaissances acquises sur le développement et la croissance de l'espèce. La comparaison entre MNE corrélatifs et mécanistiques a permis d’apprécier leur complémentarité et de proposer des projections robustes pour la période actuelle. En revanche, les projections futures ont montré de fortes divergences entre modèles, soulignant la nécessité d'utiliser plusieurs approches de modélisation pour mieux comprendre la distribution des espèces à large échelle et évaluer l’impact du changement climatique sur la biodiversité marine de l’océan Austral. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le littoral est aujourd’hui affecté par différents phénomènes. Inondation, érosion côtière, perte biodiversité, dégradation des terres…, constituent autant de facteurs de dysfonctionnement. Les enjeux sont à la fois écologiques, socioéconomiques et politiques. L’observation sur des zones urbaines et rurales de Mbour, Saly et Malicounda montre des facteurs de vulnérabilité à la fois naturels et anthropiques. Les changements identifiés ne peuvent être spécifiquement l’effet du changement climatique ; ils représentent aussi le prolongement de situations enclenchées par facteurs physiques, sociaux, économiques, politiques, propres aux territoires Selon les perturbations étudiées, les territoires apparaissent différemment vulnérables. La destruction d’habitations et d’infrastructures, la baisse des captures, des revenus de la pêche, du tourisme et de l’agriculture constituent des impacts auxquels font face les différents acteurs dont les stratégies développées ne sont généralement ni anticipatives, ni efficaces. Il se pose également un problème de responsabilité des acteurs dans la maitrise des perturbations et de leur dynamique dans cette zone stratégique sur le plan économique. Pour une bonne gestion des risques, cette thèse invite à une réelle politique d’aménagement du territoire et à la mise en place d’un observatoire. / The coast is now affected by different phenomena. Flooding, coastal erosion, biodiversity loss, land degradation ..., are all factors malfunction.The issues are both ecological, socioeconomic and political. The observation on urban and rural areas of Mbour, Saly and Malicounda shows vulnerabilities of both natural and anthropogenic. The observed changes may be specifically the effect of climate change; they also represent a continuation of situations switched by physical, social, economic, political, of territories. According to the perturbations studied, territories appear differently vulnerable. The destruction of homes and infrastructure, declining catches, revenues from fishing, tourism and agriculture are the impacts faced by different actors. The strategies developed are generally neither proactive nor effective. It also poses a problem of responsibility of actors in the mastery of disturbances and their dynamics in this strategic area economically. For a good risk management, this thesis calls for a real policy of regional planning and the establishment of an observatory.

De nombreux projets de protection et de reforestation sont mis en place à l'échelle internationale pour enrayer la déforestation croissante. L'objectif de ce travail de thèse est de mieux caractériser les contraintes et les opportunités de projets de reboisement, pour les régions tropicales semi-arides, particulièrement vulnérables, dans le contexte duchangement climatique global. La revue de littérature (chapitre 1) confirme que les projets de reforestation ayant vocation à atténuer le réchauffement climatique ont plus de chances de réussite sous les latitudes tropicales, où les différents effets de la végétation sur le climat convergent dans ce sens. Entreprise pour satisfaire divers services écosystémiques, la reforestation dans les zones tropicales semi-arides est ainsi porteuse d'effets bénéfiques tant globalement que localement. Cependant, dans ce contexte très limité en eau, l'implantation d'un couvert arboré trop dense pourrait avoir des effets opposés à ceux recherchés à long terme. Dans le chapitre 2, une approche «bioclimatique » est appliquée à un ensemble multi-modèle de projections, pour suivre l'évolution du domaine tropicalsemi-aride global sous l'effet de plusieurs scénarios (RCP) de changement climatique. Ce domaine se maintient en majeure partie dans les conditions futures. Une certaine proportion évolue toutefois vers des conditions soit plus arides (jusqu'à +25% du domaine global) soit plus humides (jusqu'à 11%). Malgré cela, le domaine étudié s'accroît entre ledébut et la fin du 21e siècle, jusqu'à 13% en moyenne (RCP 8.5). Ceci résulte d'un élargissement progressif en-dehors de la ceinture tropicale, corrélé avec le réchauffement global, et cohérent avec l'hypothèse d'un élargissement de la circulation de Hadley. La méthodologie proposée au chapitre 3 a pour objectif d'analyser les implications de cetteévolution sur le potentiel climatique de maintien d'un couvert arboré. L'utilisation d'un modèle global de végétation (ORCHIDEE, développé à l'IPSL) pour simuler ce potentiel permet de prendre en compte de manière mécaniste les facteurs climatiques de la croissance des plantes. Une typologie des profils de résultats délimite des sous-régionscaractérisées chacune par une relation distincte du développement des arbres à la densité du couvert. Les cinq "régimes" de la typologie sont ainsi classés du plus défavorable (régime 1) au plus favorable (régime 5). L'expérience de référence est réalisée à partir de données d'observation (CRU). Le régime 1, caractérisé par l'absence de maintiend'un couvert pour les plus hautes densités arborées, occupe près de la moitié du domaine étudié. Le second régime le plus représenté est le régime 4 (28% du domaine). Plus favorable, il est défini par un développement des arbres élevé, sans être maximal, pour toutes les densités arborées. Le potentiel arboré de chaque régime est caractérisé par sonoptimum : fraction arborée réalisant le meilleur compromis entre productivité du peuplement et développement des arbres. L'application de cette méthodologie à des projections climatiques futures, pour le RCP 8.5, fait l'objet du chapitre 4. Le modèle ORCHIDEE est forcé avec des sorties de modèles de climat, pour le début et la fin du 21esiècle. A la fin du siècle, le régime 1 ne représente plus que 25% du domaine total, en moyenne, tandis que le régime 4 devient prépondérant (49% du domaine). La stabilité du potentiel arboré intrinsèque à chaque régime permet d'interpréter une évolution vers un régime plus ou moins favorable comme une augmentation ou une diminution de cepotentiel. Or celui ne subit pas la diminution générale que l'augmentation de l'aridité laissait présager. Une expérience complémentaire montre que la raison en tient principalement à l'effet de fertilisation du CO2 atmosphérique. L'interprétation de ces résultats montre ainsi que les zones du domaine tropical semi-aride dans lesquelles unereforestation serait à déconseiller sont assez peu étendues. / In the face of evergrowing global deforestation, numerous forest protection and restoration projects have been deployed at the international scale. The goal of this thesis is to provide adaptation planning in the vulnerable tropical semi-arid regions with scientific material about reforestation project constraints and opportunities at the global scale, inthe context of climate change. The literature review (chapter 1) confirms that reforestation projects aimed at warmingmitigation hold a better chance of success under tropical lattitudes. Indeed, both biochemical and biophysical effects of the vegetation on climate converge toward a global cooling effect. As reforestation in tropical semi-arid regions aims at satisfying various ecosystemic services, it holds beneficial promises at both the global and the local scale. However, due to scarce water resources, implementing a tree cover in semi-arid conditions could turn out unsustainable in the long run. A bioclimatological is applied, in chapter 2, to a multimodel ensemble of projections in order to draw the evolution of global tropical semi-arid territory under several climate change scenarios (RCP). The present tropical semi-arid territory is expected to remain mostly so in future conditions. However, up to 25% of the this territory on average will evolve towards arider conditions, and up to 11% towards wetter conditions. Nevertheless, the tropical semi-arid territory will increase by the end of the 21st century, by up to 13% on average (RCP 8.5). This increase results from a migration outside of the tropical belt, consistent with the Hadley circulation widening hypothesis under climate change. Chapter 3 proposes a methodology aimed at analysing the implications of this evolution for the climatic potential of tree cover sustainability. The global vegetation model (ORCHIDEE, developed at IPSL), used to simulate this potential, accounts mechanistically for all the climatic factors of the plant's growth. A typology of result profiles from the simulation experiments partitions the territory into subregions characterized by a specific relation between the tree development and the tree cover density: five types range from the least (Type 1) to the most (Type 4) favourable ones. A reference experiment is performed using observational climate data (from the Climatic Research Unit). Covering almost half of the territory, Type 1 is characterized by the impossibility to maintain a tree cover for the highest cover densities. The second type in order of surface occupation is Type 4 (28% of the territory). More favourable, it is characterized by high tree development for any tree cover density. The "tree cover potential" of each type is characterized by its optimum: the tree cover density that realises the best compromise between tree development and total productivity. In Chapter 4, the same methodology is applied to future climate projections for RCP 8.5. The ORCHIDEE model is thus forced with global climate model outputs, for the beginning and the end of the 21st century. By the end of the century, Type 1 represents no more than 25% of the tropical semi-arid territory on average, while Type 4 becomes the dominant one (49% of the territory). Because of the stability of the tree cover potential whithin each type, the evolution toward a more or less favourable type can be directly interpreted in terms of an increasing or a decreasing potential. The results show that the tree cover potential in the tropical semi-arid territory does not systematically suffer from the general decrease that could be expected from increasing aridity. A complementary experiment suggests that the main reason for this result lies is the atmospheric CO2 fertilization effect. Interpreting these results for reforestation strategy recommandations, suggests that, for the long term, areas of the tropical semi-arid territory where reforestation would be advised against are overall relatively small.

Les espèces qui cooccurrent partagent plus que l'espace physique, elles partagent aussi des interactions biotiques. Les interactions trophiques sont un type particulier d'interactions antagonistes qui représentent le flux de biomasse d'une espèce proie vers son prédateur. Les réseaux trophiques, dans leur forme la plus simple, sont composés de producteurs, de consommateurs et de décomposeurs. En raison de la nature des interactions qui composent les réseaux trophiques, leur structure nous révèle les processus gouvernant l'assemblage des communautés, la distribution de la biodiversité, le fonctionnement des écosystèmes et des services qu'ils nous rendent. Bien que l'étude des réseaux trophiques à large échelle spatiale ait été, jusqu’à présent, limitée par la disponibilité des données, une nouvelle ère de recherche en biogéographie et en écologie des réseaux trophiques est en train d’émerger. Pendant mon doctorat, j'ai ainsi étudié la diversité spatiale des réseaux trophiques des espèces européennes de tétrapodes dans le but de fusionner la biogéographie, l’écologie des reseaux trophiques et la biologie de la conservation. J'ai commencé par combiner l’information sur la distribution des espèces et leurs interactions potentielles pour cartographier la diversité des réseaux trophiques européens. Cela m'a permis d’explorer comment les gradients de milieu, qu’ils soient climatiques ou d’utilisation du sol, influencent et structurante la composition et la distribution des réseaux trophiques en Europe. Ensuite, dans un effort de compréhension de la structure des réseaux, j'ai identifié les espèces jouant un rôle clé dans les réseaux via l’utilisation d’indices de centralité. En effet, la perte d'espèces dites ‘centrales’ dans un réseau trophique peut grandement perturber la structure et la dynamique des communautés, jusqu’à provoquer des extinctions secondaires. À l'aide de trois mesures de centralité (degré, betweenness et eigenvector centrality), j'ai examiné la relation entre la centralité des espèces et leurs caractéristiques fonctionnelles et leur place dans la phylogénie des espèces de tetrapods européens. J'ai découvert que la centralité était conservée au long de la phylogénie et que les espèces qui chassent activement des petites proies étaient plus susceptibles de jouer un rôle central dans un réseau trophique. Étant donné le rôle primordial des espèces centrales pour la persistance des communautés, j’ai ensuite testé l’efficacité du réseau d’aires protégées européen pour leur conservation. J'ai ainsi exploré la relation entre le risque d'extinction des espèces et leur centralité ainsi que leur niveau trophique. J'ai constaté que le lien entre le risque d'extinction et les caractéristiques trophiques des espèces était faible ou inexistant. Par une analyse des lacunes (‘gap analysis’) des espaces protégés, j’ai aussi pu montrer par une que les espèces dites centrales dans les réseaux trophiques européens étaient d’ailleurs généralement bien protégées en Europe et n’étaient donc pas forcément les plus vulnérables. Pour conclure, en combinant la biogéographie, l'écologie des réseaux trophiques et la biologie de la conservation, ma thèse offre l'une des premières études approfondies sur la distribution à grande échelle de la structure trophique des tétrapodes, ainsi que les facteurs responsable de cette distribution, sur les dépendances entre caractéristiques trophiques, fonctionnelles et phylogénétiques des espèces, et leur statut de conservation. / Co-occurring species share more than just physical space, they share also biotic interactions. Trophic interactions depict the flow of biomass from a prey species to its predator. Food webs, in their simplest form, are composed by producers, consumers and decomposers. Because of the nature of the interactions that food webs depict, their structure can be informative about the underlying processes responsible for the assembly of communities, the organization of biodiversity, the functioning of ecosystems and the services they provide to humans. Although the study of food webs across large spatial scales has been limited by data availability, a new generation of biogeography and food web ecology research is rising. In my PhD, I investigated the spatial diversity of food webs of European tetrapod species with the objective of merging biogeography, food web ecology and conservation biology. I started by combining two different sources of information, species distributions and an expert-based database of species interactions, to map the diversity of European food webs. This allowed me to uncover the spatial interactions between food web diversity, composition, environmental and land-use gradients. I found that the spatial diversity of food webs was highly linked with climatic conditions. Then, I used centrality indices to identify trophic keystone species. Losing central species in a food web can affect a community disproportionally, by disrupting its trophic structure and potentially causing other extinctions. Using three measures of centrality (degree, betweenness and eigenvector centralities), I investigated how these centrality indices correlated with the traits and phylogeny of European tetrapod species. I found that centrality was highly conserved through phylogeny, and active hunters of small prey were more likely to be central within a food web. Because centrality was restricted to few species, assessing the efficiency of current protected areas for these central species is crucial to persistence of European communities. Thus, I investigated the correlation between species extinction risk, centrality and also trophic level. On a positive note, I found weak to no links between extinction risk and species trophic features. I also performed a gap analysis to search for any links between species centrality, trophic level and their spatial protection, which showed that key species are generally well protected in Europe. My thesis brings together the three fields of biogeography, food web ecology, and conservation biology into one of the first comprehensive studies on the large-scale patterns of trophic structure and its drivers, and the dependencies between species trophic, functional and phylogenetic characteristics, finally providing an option to bring trophic information into conservation applications.

Les connaissances scientifiques sur le changement climatique (CC) évoluent rapidement. Toutefois, des incertitudes persistent sur l’étendue de ses conséquences, particulièrement dans les milieux urbains, qui subiront des impacts différents de ceux vécus par les milieux ruraux. Les autorités publiques ont récemment commencé à élaborer des politiques publiques d’adaptation au changement climatique (ACC) qui visent à en limiter les conséquences indésirables. En milieu urbain, la littérature suggère qu’un des outils que devraient privilégier ces politiques est le verdissement. Des auteurs signalent que les actions visant l’ACC peuvent se greffer dans des politiques existantes. L’ACC, comme enjeu public, peut donc être réalisée par l’entremise de sa prise en compte dans les politiques publiques de verdissement. Cette prise en compte devrait affecter le contenu (quoi?) et le pilotage (comment?) des différentes étapes des politiques. Le cas de la politique publique de verdissement de la Ville de Montréal, au Québec, nous a permis d’étudier cette prise en compte. En utilisant un cadre d’analyse des politiques publiques développé par Knoepfel et al. (2015), qui porte entre autres sur la mobilisation des ressources par différents acteurs concernés par ces politiques, nous montrons que cette dernière s’est opérée de quelques façons. Premièrement, il y a eu un changement dans l’argumentaire pour le verdissement, outil qui vise à lutter contre les îlots de chaleur urbains et assurer une meilleure gestion des eaux pluviales. Ensuite, le choix de l’échelle d’agglomération pour la prise en compte de l’ACC a entraîné un changement d’échelle dans la gestion du verdissement. La publication d’un plan d’action majeur de verdissement urbain pour l’agglomération, et dont le leitmotiv est l’ACC, le démontre. Quelques modifications réglementaires et l’inclusion de nouveaux acteurs dans la politique témoignent aussi que la prise en compte a eu lieu. Finalement, le plan d’action fournit un cadre pour la mise en œuvre du verdissement dans les zones les plus vulnérables au CC en plus d’une structure de partage des coûts. Cependant, la mise en oeuvre du verdissement dans une visée d’ACC n'a pas été évaluée dans la présente étude. Nous avons aussi noté que la biodiversité est un enjeu d’importance qui va de pair avec l’ACC dans la politique de verdissement. Il y a donc une prise en compte, partielle, de l’ACC dans la politique publique de verdissement à Montréal (avec certains écueils). Nous arguons que l’enjeu de l’ACC sert peut-être d’argument supplémentaire pour verdir la ville plutôt que d’être un véritable moteur de transformation de la politique de verdissement. / Knowledge on climate change (CC) is evolving quickly, although uncertainty about the scope of its consequences remains, especially in cities, which will have to cope with different impacts than the surrounding rural areas. Governments have started implementing climate change adaptation (CCA) public policies to limit the negative impacts of CC. The literature suggests policy- makers should consider urban greening as an important tool for adaptation. It also suggests CCA can be implemented through its incorporation in other pre-existing plans and policies. Therefore CCA, as a public issue, can be considered when redesigning urban greening policies, which would result in changes to the contents (what?) and management (how?) of its different stages. We studied the case of the urban greening policy of Montréal, Québec, using an analytical framework for public policies developed by Knoepfel et al. (2015), which focuses among other things on the use of resources by stakeholders who play a role in shaping these policies. We show that taking the CCA into account has resulted in several changes. First, it caused a shift in the arguments used to support urban greening actions, adding they can help decrease the urban heat island effect and play a role in a better management of stormwater. Second, choosing the Montréal agglomeration as the scale for addressing CCA has resulted in greening now being considered at the same scale. This is illustrated by the release of a major urban greening action plan (Plan d’action canopée) for the agglomeration which points out CCA as its leitmotiv. Third, some changes in municipal by-laws promoting urban greening occurred, and we also noticed new stakeholders play a role in the greening policy. Fourth, the Plan d’action canopée provides a framework for greening actions implementation to be mostly carried out in areas vulnerable to CCA, and an according cost-sharing structure. However, the implementation of ACC oriented greening policies is too recent to permit an effective evaluation of their results. In addition, we found that biodiversity issues often go hand in hand with CCA in Montréal’s greening policy. These findings show CCA is taken into account, at least partially, in Montréal’s greening public policy. However, this particular issue is perhaps used as an additional argument for those who promote urban greening rather than being an actual driver of public policy transformation.

La révélation de l’origine anthropique des changements climatiques et l’ampleur inédite de ce phénomène ont fait émerger la nécessité de réponse politique pour y faire face. L’adaptation aux changements climatiques (ACC) constitue l’une des réponses formulées par la communauté internationale pour répondre au problème climat. Si le dérèglement anthropique du climat est un problème environnemental planétaire, les effets se manifestent de l’échelle globale jusqu’au niveau très local. Malgré les incertitudes durables associées à ce problème climatique, différentes formes d’injonction législative et politique incitent aujourd’hui les acteurs locaux à intégrer les effets des CC dans leurs politiques territoriales. Les modalités de construction de ces adaptations aux changements climatiques restent toutefois encore largement méconnues. Cette thèse cherche ainsi à comprendre les modalités de déclinaison territoriale de l’adaptation aux changements climatiques dans l’action publique locale. En s’appuyant sur quatre études de cas, aux échelles territoriales et aux caractéristiques différentes, la thèse vérifie, d’une part, l’hypothèse d’une nécessaire territorialisation de l’ACC, conduisant à des formulations différenciées des réponses locales d’adaptation. D’autre part, ce sont les conséquences de l’intégration de l’ACC sur les façons de faire et de penser les politiques d’aménagement qui sont appréhendées à l’échelle locale. / The revelation of anthropogenic climate changes and the unprecedented scale of this phenomenon led to the emergence of policy responses to deal with. Adaptation to Climate Change (ACC) is one of the responses promoted by the international community to solve the climate problem. If the anthropic climate changes are a global environmental problem, their effects occur from the overall scale to the very local level. In spite of irreducible uncertainties associated to the phenomenon, different forms of legislative and political injunction encourage local actors to incorporate the effects of climate changes in their territorial policies. However, the ways of elaborating local adaptation policy are still largely unknown. This thesis seeks to understand and point out the “territorialization” dynamics of local public action in the field of adaptation.Our two hypothesis deals with, on the one hand, the necessary regionalization of climate change adaptation, leading to differentiated formulations of local responses to adaptation. On the other hand, our research seeks to appreciate the consequences of the integration of climate change adaptation on ways of thinking planning policies. To demonstration these assumptions, we base our analysis on four case studies led at various scales and presenting different characteristics.