Les stations de ski du Nord-Est américain utilisent largement des systèmes de fabrication de neige afin d’être moins dépendantes des conditions atmosphériques. Les changements climatiques anticipés dans les années à venir risquent de rendre encore plus essentielle la présence de systèmes de fabrication de neige pour ces stations. La production de neige fabriquée génère toutefois des coûts supplémentaires substantiels, tant au niveau de l’achat d’équipement que de sa mise en marche. La station de ski Bromont, qui investit beaucoup dans le développement de son système de production de neige fabriquée, désire optimiser les performances de ce dernier. En collaboration avec l’Université de Sherbrooke, la station de ski Bromont a participé à une étude de son système de fabrication de neige et d’entretien de ses pistes. Divisée en deux volets, l’étude a consisté à évaluer l’efficacité des canons à neige en fonction de la température et du taux d’humidité de l’air. Le modèle numérique de neige 1D Crocus a ensuite été adapté et utilisé pour modéliser une section de piste et évaluer l’impact des approches de fabrication de neige et d’entretien des pistes sur l’épaisseur et l’état du couvert de neige (dureté et densité des couches de neige). Le modèle a également été utilisé pour évaluer l’impact des changements climatiques anticipés pour 2030 et 2050. En utilisant un système d’analyse multicritère des résultats, les modélisations ont permis de déterminer que l’utilisation de deux périodes de fabrication, une tôt en début de saison puis une à partir du mois de janvier, était optimale. Des paramètres idéaux de fabrication ont aussi été déterminés, soit des températures seuil de fabrication de -4 et -5°C avec des hauteurs seuil de neige de 0.5 et 0.7 m pour la 1re période de fabrication et une température seuil de -8°C avec une hauteur seuil de 1.2 m pour la 2e période. Le modèle « degré-heure totale (degHtot)» pour déterminer la date de début de fabrication au début de la saison a également été retenu. Pour ce qui est de l’impact des changements climatiques anticipés, celui-ci se traduit par un raccourcissement de la saison ainsi qu’une augmentation du temps de fabrication nécessaire pour l’enneigement des pistes. Par rapport aux années de références centrées autour de l’an 2010, lorsque la hauteur du couvert de neige à atteindre a été fixée à 1.2 m., une augmentation du temps d’enneigement de 32 à 39% a été évaluée pour l’horizon 2030 et de 28 à 38% pour l’horizon 2050. Considérant cette même hauteur du couvert de neige à atteindre, la durée possible de la saison diminuerait de 5 à 8%, soit en moyenne une diminution de 7 à 9 jours pour l’horizon 2030 et de 7 à 9% pour l’horizon 2050, soit une diminution moyenne de la saison variant entre 10 et 13 jours par rapport aux années de référence.

Comprendre de quelle façon les populations animales répondent aux conditions qui prévalent dans leur environnement revêt une grande importance. Les conditions climatiques et météorologiques sont une source importante de variabilité dans l'environnement et celles-ci ont des répercussions sur les espèces sauvages, en affectant leur physiologie, leur comportement et leurs ressources. Les ongulés alpins et nordiques font face à une succession annuelle de conditions environnementales favorables et défavorables, entraînant chez ceux-ci d'importants changements de masse saisonniers. Chez ces grands herbivores, la masse est importante puisqu'elle est positivement corrélée à la survie et à la reproduction. C'est pourquoi il est essentiel d'investiguer les paramètres affectant les changements de masse saisonniers. L'objectif principal de ma maîtrise était donc d'identifier et de mieux comprendre l'effet des conditions climatiques et météorologiques sur les changements de masse estivaux et hivernaux d'un ongulé alpin: le mouflon d'Amérique (Ovis canadensis). Pour atteindre cet objectif, j'ai utilisé les données du suivi à long terme de la population de mouflons de Ram Mountain, Alberta. Les mesures de masse répétées prises lors des captures permettent d'estimer la masse printanière et automnale des individus, ainsi que leur gain de masse estival et leur changement de masse hivernal. En affectant les coûts énergétiques de la thermorégulation et des déplacements et en influençant la végétation, les conditions climatiques et météorologiques peuvent avoir d'importantes conséquences sur les changements de masse des ongulés alpins. La température, les précipitations et un indice de climat global (le «Pacific Decadal Oscillation»; PDO) ont donc été utilisés afin de caractériser les conditions environnementales et d'investiguer les effets de ces variables sur les changements de masse saisonniers des individus de différentes classes d'âge et de sexe. Des températures froides au printemps ont engendré de plus grands gains de masse estivaux. Des printemps froids peuvent ralentir la maturation des plantes, engendrant une plus grande période où il est possible de s'alimenter de jeunes plantes nutritives, ce qui explique probablement cet effet positif des printemps froids. Cet effet doit toutefois être nuancé puisque les changements de masse hivernaux étaient également influencés par la température printanière, avec des printemps chauds menant à de plus faibles pertes de masse. Il semble que cet effet était dû à une apparition hâtive de la végétation, menant à une prise de masse des mouflons avant qu'ils ne soient capturés au printemps. Cela suggère qu'en affectant la disponibilité et la qualité de la végétation, les conditions printanières ont des répercussions à la fois sur le gain de masse estival, mais également sur les changements de masse hivernaux des mouflons. Le PDO au printemps a un effet positif important sur le gain de masse des adultes mâles lorsque la densité est faible. Des températures chaudes à l'automne engendrent de plus grands gains de masse pendant l'hiver chez les agneaux mâles (la plupart des agneaux gagnent de la masse l'hiver), potentiellement en augmentant la période possible de prise de masse pour ces jeunes individus. Les femelles de deux ans et les mâles adultes ont perdu plus de masse lors d'hivers avec beaucoup de précipitations et des températures froides, respectivement. Finalement, ce projet de recherche a permis d'identifier les variables climatiques et météorologiques clés affectant les changements de masse saisonniers d'un ongulé alpin. Cette étude a également mis en évidence des effets du PDO sur les changements de masse saisonniers, soulignant que de tels indices peuvent s'avérer utiles afin de les mettre en lien avec la variation phénotypique chez les espèces sauvages, et ce sans qu'il n'y ait nécessairement de fortes corrélations entre ces indices et les variables météorologiques locales.

La pollution diffuse provenant des milieux agricoles a une influence majeure sur la qualité de l’eau. Le transport de sédiments et de nutriments, tels que le phosphore et l’azote, est particulièrement préoccupant. Les changements climatiques anticipés modifieront le régime hydrologique des rivières, ce qui entraînera des conséquences difficiles à anticiper, notamment sur la qualité de l’eau. Le site à l’étude est le bassin versant de la rivière Tomifobia, situé au sud-ouest du Québec, qui possède une superficie de 436 km² et qui comporte une forte activité agricole. Il a un impact important sur la qualité de l’eau du lac Massawippi puisqu’il draine 70% de son bassin versant. Le modèle hydrologique spatialisé Soil and Water Assessment Tool (SWAT) a été utilisé pour effectuer l’évaluation quantitative et qualitative de l’apport en eau à la rivière. Les activités agricoles ont été représentées dans le modèle selon un calendrier typique pour chacune des différentes cultures. Le calage et la validation du modèle pour le débit de la rivière Tomifobia ont été effectués à l’aide de la reconstitution des apports au lac Massawippi. Pour la qualité de l’eau, les données provenant de l’Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA), du Comité de gestion du bassin versant de la rivière Saint-François (COGESAF) et la campagne d’échantillonnage du Groupe de recherche sur l’eau de l’Université de Sherbrooke (GREAUS) ont été utilisées. Les éléments analysés par rapport à la qualité de l’eau sont les sédiments, le phosphore et les nitrates. Différentes projections climatiques ont été entrées dans le modèle dans le but de déterminer les tendances hydrologiques futures. L’impact des changements climatiques sur le régime hydrologique se traduit principalement par une augmentation des débits hivernaux et une diminution des débits printaniers. Aucune tendance statistiquement significative n’a été observée pour la période estivale et automnale. L’effet des changements climatiques sur les exportations de nitrates est similaire à celui sur le débit. Pour les exportations de sédiments et de phosphore, on note une hausse à l’hiver, une baisse au printemps et une hausse pour l’été et l’automne.

Depuis plusieurs décennies, les populations font face à des changements environnementaux sans précédent. Afin de répondre à ces changements les espèces peuvent se déplacer vers un autre endroit (c’est la dispersion), répondre aux changements par plasticité phénotypique, ou encore s’adapter par sélection naturelle (c’est la réponse évolutive). Si la dispersion et la plasticité phénotypique permettent une réponse rapide face à un changement environnemental tel que le réchauffement climatique, seule la réponse évolutive permet une adaptation durable. Une réponse évolutive au changement climatique peut être attendue seulement si l'augmentation des températures occasionne une pression de sélection sur un et / ou des traits. Cependant, quantifier les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles reste difficile, en particulier celles qui accompagnent le changement climatique. Au cours de cette thèse, j'ai cherché à quantifier les pressions de sélection reliées au changement climatique agissant sur une population sauvage de mésanges bleues (Cyanistes caeruleus) suivie depuis 26 ans près de Montpellier (France). Mes résultats montrent qu'une augmentation de la température printanière augmentait la force de la sélection naturelle agissant sur la date de ponte. De plus, la sélection était renforcée lorsque la population subissait des évènements climatiques extrêmes tels que de fortes chaleurs. Ces résultats indiquent qu'il était d'autant plus avantageux de pondre tôt lorsque les températures étaient élevées dans notre population. Enfin, j'ai exploré l'impact de la variation spatiale de l'environnemental sur notre estimation de la sélection naturelle. Mes résultats ont montré que la sélection naturelle était systématiquement surestimée lorsque la variation spatiale environnementale n'était pas prise en compte, même à très fine échelle. En conclusion, ces résultats ont permis de montrer qu'une réponse évolutive au changement climatique serait possible puisque celui-ci est associé à de plus fortes pressions de sélection sur les populations.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les changements climatiques et socio-économiques dans la région méditerranéenne constituent une menace importante pour les écosystèmes forestiers en affectant leur fonctionnement direct (augmentation de la sècheresse) et le régime des perturbations (incendies). Les interactions entre végétation, sécheresse, régime des feux et activités anthropiques ont été étudiées à l'échelle régionale sur la région Languedoc-Roussillon (LR) à partir des observations durant les dernières décennies (1971-2006) et de scénarios climatiques pour la fin du 21ième siècle (2071-2100). Les résultats montrent que l'évolution récente du climat dans la région LR est caractérisée par une augmentation des conditions de sècheresse présentant une variabilité spatiale importante. Ces tendances climatiques ont entrainé des modifications des caractéristiques de la période de sècheresse des écosystèmes (augmentation de l'intensité, décalage de la saisonnalité). Malgré cette augmentation des conditions favorables à l'occurrence et au développement des incendies, un nouvelle politique de suppression des incendies initié en 1987 a entrainé une diminution du nombre de départs de feux et des surfaces brulées. Cette politique a également modifié les facteurs explicatifs du développement des feux qui, auparavant majoritairement contrôlés par l'état hydrique de la végétation, sont désormais déterminés par la cooccurrence de la sècheresse et d'épisodes venteux. D'autre part, nos résultats ont pu quantifier la contribution relative des caractéristiques spatiales des activités humaines (densité des infrastructures, interface habitat forêt), de la végétation (composition, continuité) et des conditions météorologiques sur la distribution spatiale des incendies. Ainsi, les prédictions de l'évolution du régime des feux sur le siècle prochain sont fortement dépendantes des futures trajectoires de l'activité anthropique, des stratégies d'occupation du territoire mais également de l'incertitude liée à la régionalisation des modèles climatiques. / Climate and socio-economic changes in the Mediterranean region are expected to affect the functioning of forested ecosystems (increased drought) and the disturbance regime (wildfire). The interactions between vegetation, drought, fire regime and human activities were studied at regional scale in the Languedoc-Roussillon region (LR; Southern France) from observations over recent decades (1971-2006) and climate scenarios for the end of the 21st century (2071-2100). Recent climate changes in the LR region are characterized by an increase in drought conditions with a high spatial variability. These climate changes modified the features of the major drought period in forested ecosystems (increasing intensity, shifting seasonality). However, despite this increase in fire prone conditions, a new policy of fire suppression started in 1987 led to a decrease in the number of fire starts and burnt areas in LR region. This policy also changed the relative contribution of factors explaining fire spread, which previously mainly controlled by the water status of vegetation, are now determined by the co-occurrence of drought and windy events. Furthermore, our results could quantify the relative contribution of the spatial patterns of human activities (infrastructure density, forest habitat interface), vegetation (composition, fuel continuity) and weather on the regional distribution of fires. Thus, predictions on the future fire regime in the region should be mainly controlled by changes in human activities and settlements, as well as climate forecasts and their related uncertainty in downscaling methods, which have a significant impact on predictions of drought of forested ecosystems.

La thèse de doctorat analyse l'étude des facteurs d'influence qui, par de grandes variations de température, mettent souvent en danger les structures routières, surtout celles avec des couches bitumineuses, en vue de déterminer les propriétés thermo-physiques (conductivité thermique, chaleur spécifique, diffusivité thermique, effusivité thermique et émissivité) et de concevoir et réaliser des couches d'asphalte avec des caractéristiques thermo-physiques et physico-mécaniques supérieures.Pratiquement, les études mises en évidence dans la thèse sont axées principalement sur la détermination des caractéristiques thermiques des enrobés bitumineux, des caractéristiques qui visent à lutter contre les facteurs d'influence résultant des conditions environnementales auxquelles les structures routières sont soumises constamment dans les étapes de construction, réparation, et au cours de leur durée de service. Grâce à la connaissance de la distribution de température dans chaque couche bitumineuse composant de la structure routière, les sollicitations qui apparaissent dues aux variations de température peuvent être contrôlées. Les fluctuations quotidiennes et saisonnières de la température de l'air, l'intensité de la radiation solaire, les matériaux qui composent les couches de la structure routière par leur géométrie et les conditions de surface sont quelques uns des facteurs les plus importants qui mettent en danger de manière significative la stabilité de la structure de la route.Des contributions positives ont été apportées quant à l'amélioration des caractéristiques thermiques par la conception et la mise en oeuvre des enrobés bitumineux dans la composition desquels on a utilisé, en plus de matériaux de base, des cendres volantes en remplaçant partiellement ou totalement le filler. Cela aide à obtenir de meilleures propriétés thermo-physiques qui ont un effet favorable sur les caractéristiques physiques et mécaniques.A base des résultats expérimentaux, on a formulé des conclusions intéressantes et en même temps extrêmement précieuses pour le domaine des infrastructures routières, qui ont ouvert sur une gamme de possibilités pour de nouvelles recherches dans ce domaine. / The doctoral thesis analyses certain factors of influence that, through large temperature variations, frequently have a negative impact upon road pavements, especially the bituminous layers, with a view to determine the thermal-physical properties (thermal conductivity, specific heat, diffusive thermal, thermal effusion and emissivity) and to design and realize asphalt layers with better thermo-physical, and physical and mechanical characteristics.Practically, the studies highlighted in the thesis focus mostly on determining the thermal characteristics of asphalt mixtures, characteristics which help to combat the influence factors resulting from environmental conditions to which road structures are subject continuously road in the construction and repair stages, as well as during their service life. Due to being aware of temperature distribution in each bituminous layer of the road structure, the stresses occurring from variations of temperature can be controlled. The daily and seasonal fluctuations of air temperature, the intensity of solar radiation, the materials that make up the road structure layers by their geometry and surface conditions are some of the most important factors that significantly endanger the stability of the road structure.Positive contributions have been made on improving the thermal characteristics through designing and realizing asphalt mixtures in the composition of which, in addition to basic materials, flying ash was used as partial or total replacement for filler. This helps to obtain higher thermo-physical properties that have a favorable effect on physical and mechanical characteristics.Based on experimental results, some interesting and in the same time extremely valuable conclusions have been formulated opening a range of opportunities for further research in the field of road infrastructures.

Depuis des années, les mutations de la société chinoise sont un sujet fréquemment mentionné dans les médias et les travaux scientifiques. Outre l’essor économique, cette transformation est parallèlement accompagnée par des problèmes sociaux : les écarts élargis et les conflits intensifiés entre les classes sociales ; les discriminations envers les groupes marginaux, etc. Pourtant, très peu d’attention se focalise sur une de leurs origines ou de leurs conséquences : l’ignorance et les incompréhensions concernant l’éducation. En Chine, la famille joue souvent un rôle très important, par rapport à d’autres institutions éducatives, car la société chinoise est fondée, jusqu’à nos jours, sur les relations familiales et les valeurs familialistes. Dans une certaine mesure, si nous ne l’étudions pas, nous ne pouvons pas comprendre cette société et analyser ses risques. C’est pour cette raison que nous avons entrepris cette recherche sur les changements dans l’éducation familiale en Chine et ses dimensions socio-culturelles. Pour mettre en avant le lien entre l’éducation familiale et son environnement, nous nous intéressons uniquement à l’adolescence, car c’est à partir de cette phase de la vie que les influences de l’environnement deviennent de plus en plus puissantes et concurrencent celle de la famille. Par une enquête auprès des familles d’adolescents dans une ville chinoise, nous explorons des corrélations fortes entre les univers intrafamilial et extrafamilial et de nouveaux défis pour l’éducation familiale d’aujourd’hui, tels que le rejet des vertus traditionnelles dans l’éducation morale, la différenciation des perceptions éducatives entre les classes sociales, etc.. / Since years, the transformation of Chinese society has been frequently mentioned in media and scientific works. Except the economic boom and further progress, this transformation is simultaneously accompanied by social problems, such as widened gaps and intensified conflicts between social classes; the discriminations against marginalized groups… However, very little attention focuses on one of their origins or their consequences: the ignorance and the misunderstandings about educational issues. Speaking of this theme, comparing with other educational institutions, family in Chinese society often plays the most significant role, because family relationships and values built the whole society until today. To a certain extent, if we don’t study this theme, then we couldn’t understand Chinese society and analyze its risks. For this reason, we undertake this research on the transformations of family education in China and its sociocultural dimensions. In order to highlight the link between family education and its environment, we choose to focus only on the adolescence, because from this step of life, the influences of environments become more and more powerful and compete with those of the family. By a survey with teenagers’ families in a Chinese city, we thus explore some strong correlations between the domestic world and exterior space and the challenges for today’s Chinese family education, such as the rejection of traditional virtues in the moral education, the differentiation in educational perceptions between social classes, etc..

Afin de mieux appréhender l’ouverture actuelle de la forêt boréale au nord du Québec et d’identifier les facteurs qui en sont responsables, cette thèse a étudié la dynamique, la stabilité et la résilience des deux types d’écosystèmes forestiers en jeu dans la zone de transition, au cours du temps. Ces écosystèmes, les pessières à mousses, denses, et les pessières à lichens, beaucoup moins denses (dites « ouvertes »), partagent la même espèce ligneuse dominante (Picea mariana). La thèse s’est concentrée sur le développement d’outils géochimiques innovants en paléoécologie permettant de retracer la structure et la composition présentes et passées des écosystèmes terrestres, puis sur la reconstruction du régime des feux par analyses de charbons. Elle démontre dans un premier temps que les deux écosystèmes ont des sols aux propriétés physico-chimiques distinctes, et sont entretenus par les interactions sol-végétation-climat. Le deuxième volet montre que les enregistrements chimiques sont également différents dans les sédiments récents de lacs d’étude, selon s’ils sont entourés de pessières à mousses ou à lichens. Grâce aux proxys géochimiques calibrés, le troisième chapitre reconstruit l’histoire de la végétation et des feux au cours de l’Holocène. Il met en évidence une rupture majeure dans la structure des écosystèmes, observée vers 4500-4000 ans calibrés avant présent, et permet de conclure à une ouverture de la forêt boréale à cette période en raison d’une augmentation de la fréquence de feux. La stabilité précaire des états actuels est mise en perspective avec le contexte présent d’augmentation des feux dans la région et les mesures d’aménagement à adapter en conséquence. / In order to better figure out the ongoing transition of the boreal forest in northern Quebec and to identify the responsible factors, this thesis studied the dynamics, stability and resilience of the two forest ecosystems at stake, over time. These ecosystems, the closed-canopy dense moss forest and the open lichen woodland, share the same dominant tree species (black spruce, Picea mariana). The thesis focused on the development of innovative geochemical tools in palaeoecological studies that could track present and past terrestrial ecosystem structure and composition, and then focused on the reconstruction of past fire regimes through lacustrine charcoal analyses. A first step demonstrated that the soils of both ecosystems displayed distinct physical and chemical properties and are maintained by the feedback interactions in the soil-vegetation-climate system. The second step showed that modern sediments of study lakes recorded variations in their chemical composition depending on whether they were surrounded by moss forest or lichen woodland. Using the so calibrated geochemical proxies, the third chapter reconstructed the vegetation and fire histories during the Holocene. A major disruption in ecosystem structure was evidenced 4500-4000 years calibrated before present and led to the conclusion of a boreal forest opening at that time due to an increase in fire frequency. The precariousness of the present states stability is discussed in light with the current context of fire increase in the study region and suggests that forest management should be adapted consequently.