L’évolution future de la calotte groenlandaise est une préoccupation sociétale majeure de par sa contribution potentielle à la remontée du niveau marin global. Elle est contrôlée par la dynamique de la glace et les conditions climatiques. Sa modélisation est un véritable défi à cause du manque de données disponibles à l’échelle de la calotte, et des processus d’interactions climat-calotte à très fine échelle. Pour mieux comprendre le rôle du Groenland dans le système climatique, j’ai d’abord développé une méthode d’inversion pour obtenir des conditions initiales fiables du modèle de glace GRISLI.J’ai ensuite appliqué cette procédure au couplage de GRISLI avec un modèle atmosphérique régional (MAR). J’ai alors montré que la représentation des interactions atmosphère – calotte est essentielle pour ne pas sous-estimer la remontée du niveau marin dans les projections pluri-centennales. Enfin, nous avons appliqué ces modèles au dernier interglaciaire (130 – 115 ka), période chaude au cours de laquelle le niveau marin était 6-9 m plus haut qu’à l’actuel. Ce travail montre que l’apport de la régionalisation des champs atmosphériques grande échelle est nécessaire pour la représentation des interactions climat – calottes. / The evolution of the Greenland ice sheet in the future is a major societal issue, given its potential contribution to global sea level rise. The ice sheet is controlled by ice dynamics and climate conditions. Its modelling is a challenge due to the lack of data covering the whole ice sheet and the fine scale of the interaction processes between the ice sheet and the atmosphere. To improve our understanding of the role of the Greenland ice sheet in the climate system, I have first developed an inverse method to obtain appropriate initial conditions for the GRISLI ice sheet model. I then applied this procedure for coupling the MAR regional atmospheric model to GRISLI. I have shown that representing atmosphere – ice sheet interactions at fine scales is essential to avoid underestimating global sea level rise in multi-centennial future projections. Finally, I have used the same models to study the last interglacial (130 – 115 ky BP), which is a warm period during which the sea-level was 6 to 9 m higher than today. My work shows that downscaling large scale model outputs at the regional scale is required to represent climate – ice sheet interactions.

Les carottes de glace permettent de reconstruire le climat du passé, à partir entre autre de la composition isotopique de l’eau (δ18O, δ17O et δD). Sur le plateau Est Antarctique, les températures très froides et les faibles accumulations permettent de remonter le plus loin dans le passé (jusqu’à 800 000 ans) mais compliquent l’interprétation du signal isotopique. Premièrement, les reconstructions des variations de température dans les carottes de glace à partir des isotopes de l’eau se basent sur des modèles pour décrire l'évolution de la composition isotopique de la vapeur et de la phase condensée le long du cycle de l’eau. Ces modèles, qui ont été développés au cours des dernières décennies, reposent sur la connaissance de coefficients du fractionnement isotopique associé à chaque transition de phase et sur des hypothèses pour représenter la micro-physique des nuages.Lors de la formation de flocons de neige à basse température, 2 types de fractionnements isotopiques doivent être pris en compte : le fractionnement isotopique à l'équilibre, associé à la transition de phase vapeur-glace et le fractionnement isotopique cinétique lié aux différentes diffusivités des différents isotopes. A basse température, les déterminations des coefficients du fractionnement du fractionnement à l’équilibre présentent d’importantes différences et n’ont jamais pu être mesurées à des températures inférieures à -40°C. Or la température moyenne annuelle à Dome C est de -54°C atteignant jusqu’à -85°C l’hiver. Les diffusivités des différents isotopes quant à elles n’ont jamais été mesurées à des températures inférieures à 10°C. Toutes ces lacunes résultent dans des incertitudes importantes sur le lien entre la composition isotopique et la température dans des conditions comme celles du Plateau Est Antarctique.De plus, dans ces conditions froides et arides, les processus physiques qui affectent la composition isotopique de la neige après la déposition des flocons deviennent importants compte tenu du faible apport annuel de précipitation. Pour estimer l’impact de ces processus de post-déposition sur la composition isotopique, il est nécessaire de bien caractériser le fractionnement isotopique à l’interface neige/atmosphère pour des températures allant jusqu’à -90°C.Afin d’améliorer les reconstructions quantitatives de température l’étude des processus affectant la composition isotopique de la glace à très basse température est donc primordiale. Dans cette optique, ma thèse a été à l’interface entre les études de processus au laboratoire et en Antarctique et le développement instrumental afin de pouvoir réaliser des mesures isotopiques encore inédites, en particulier à très basse humidité. D’un côté, j'ai développé d’un nouveau spectromètre infrarouge aux performances bien au-delà des instruments commerciaux. En effet, la fréquence du laser est stabilisée par rétroaction optique par une cavité ultra-stable jusqu’à un niveau de stabilité de l’ordre du hertz. La lumière est ensuite injectée dans une cavité CRDS hautes performances avec une sensibilité de 10-13 cm-1.Hz-1/2. Ceci permet de mesurer la composition isotopique avec une précision inférieure au ppm.En parallèle, des expériences au laboratoire ont permis de renforcer les connaissances sur les processus affectant les isotopes de l’eau, en particulier le fractionnement lié à la transition de phase vapeur - glace et le fractionnement cinétique lié aux différentes diffusivités des différents isotopes en modélisant le fractionnement lié à la diffusion près d’un point froid. Enfin, durant une campagne en Antarctique, j’ai pu réaliser parmi les premières mesures de la composition isotopique de la vapeur et de la glace en Antarctique et appliquer les modèles physiques des processus à des données de terrain. Ces mesures montrent que le cycle de sublimation/condensation contribue de manière importante à la composition isotopique de la neige sur le plateau Est Antarctique. / Ice cores enable reconstruction of past climates, from among others water stable isotopic composition (δ18O, δ17O et δD). On the East Antarctic Plateau, very cold temperature and low accumulation provide the longest ice core records (up to 800 000 years) but embrangle the interpretation of isotopic composition. First, reconstructions of temperature variations from ice core water isotopic composition are based on models used to describe the evolution of the isotopic composition of the vapour and of the condensed phase over the entire water cycle. These models have been developed during the last decades and depend upon precise determinations of isotopic fractionation coefficients associated to each phase transition and upon hypotheses to describe cloud microphysics.During the formation of snowflakes at low temperature, two types of isotopic fractionations need to be taken into account: equilibrium fractionation, associated to the vapour to ice phase transition and kinetic fractionation associated to the difference of diffusivity of the different isotopes. At low temperature, determinations of equilibrium fractionation coefficients present important discrepancies and have never been realised for temperature below -40°C. However, mean annual temperature at Dome C is around -54°C reaching -85°C in winter. For the diffusivities of the different isotopes, they have never been measured at temperature below 10°C. All these gaps result in important uncertainties on the link between isotopic composition and temperature, especially for cold and dry conditions such as encountered on the East Antarctic Plateau.Furthermore, because of the very low amount of precipitation, physical processes affecting the isotopic composition of the snow after the deposition of snowflakes can results in an important contribution to the isotopic budget. In order to estimate the impact of the post-deposition processes on the water vapour isotopic composition, it is necessary to characterise the isotopic fractionation at the snow/atmosphere interface for temperature down to -90°C.In order to improve isotopic paleothermometer performances, it is primordial to study processes affecting snow isotopic composition. Toward this goal, my Ph-D has been at the interface between monitoring of processes affecting isotopes, both in laboratory experiments and field studies, and instrumental development to push the limits of water vapour isotopic composition trace detection. On one hand, new developments in optical feedback frequency stabilisation applied for the first time to water isotopic composition monitoring provide performances beyond any commercial instrument and can be used for thorough processes studies. The laser frequency is stabilised by optical feedback from an ultra-stable cavity to the hertz level. Then, the light is injected in high performances cavity with a sensibility of 10-13 cm-1.Hz-1/2. This enables measuring isotopic composition with a precision below the ppm level.On the other hand, laboratory experiments have supported theories about isotopic fractionation associated to the vapour to ice phase transition and to kinetic fractionation linked to the difference of diffusivities of the different isotopes. Finally, these physical models have been collated to field measurements realised at Dome C in Antarctica, which are among the first water vapour and snow isotopic composition measurements realised inland Antarctica. These measurements show how important is the contribution of the sublimation condensation cycles to the snow isotopic composition budget on the East Antarctic Plateau.

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Le développement de l’horticulture ornementale sous serre en climat nordique, est confronté à l’uniformisation de la qualité des plants produits et à une consommation élevée d’énergie pour le chauffage. L’étude porte sur trois potées fleuries produites sous serre au Québec, les poinsettias, les hydrangées et les pétunias. L’objectif du projet est la réduction de la consommation de gaz de chauffage des serres, en injectant du CO2 combiné à un différentiel de température jour-nuit positif (DIF+). Un DIF+ combiné à l’enrichissement carboné entre 900 et 950 ppm, est appliqué dans deux serres. Deux autres serres ont servi de témoin, où seul un DIF+ similaire à la production conventionnelle est appliqué. Les plants produits sous les deux régies climatiques, ont atteint les standards de commercialisation. Chez les poinsettias, la réduction de la consommation d’énergie a varié entre 15,8% et 21% et chez les hydrangées, cette réduction a varié de 4% à 5,2%.

En raison du changement climatique, une augmentation de la fréquence, de la gravité et de l'étendue spatiale des épidémies d'agents pathogènes forestiers est prévue. Il est donc important de comprendre et de prévoir les risques actuels et futurs d'épidémies de maladies forestières. La rouille des aiguilles du sapin de Douglas, ou Swiss needle cast (SNC) en anglais, une maladie défoliatrice causée par le champignon microscopique Nothophaeocryptopus gaeumannii, a causé d'importantes pertes de croissance du sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii) dans le Nord-Ouest Pacifique (PNW). Comme la plupart des maladies foliaires causées par des pathogènes fongiques, cette maladie est associée à divers facteurs bioclimatiques. Au cours des dernières décennies, des épidémies sans précédent de la maladie dans son aire d'origine soulèvent des questions sur les implications possibles du changement climatique pour la santé et la productivité des forêts et des plantations de sapins de Douglas de grande importance économique et environnementale. Un élément important de la réponse à ce défi de la gestion forestière est constitué par les stratégies d'adaptation au climat, dont la mise en œuvre nécessite une connaissance des potentielles circonstances épidémiologiques futures. La modélisation prédictive fournit un moyen d'évaluer les risques futurs d'épidémies sur la base de scénarios d'émissions grâce aux méthodes d'apprentissage automatique, statistique et des systèmes d'information géographique. Dans ce projet, j'ai modélisé l'adéquation climatique du PNW pour les deux lignées génétiques sympatriques de Nothophaeocryptopus gaeumannii afin d'approfondir notre compréhension de l'épidémiologie de la rouille des aiguilles du sapin de Douglas à grande et fine échelle, de tester les effets des lignées génétiques et du climat sur la gravité de la maladie, et enfin d'avoir un aperçu de la propagation de la maladie dans le Nord-Ouest du Pacifique en 2050 dans le « pire » scénario de changement climatique. Nos résultats soutiennent l'idée que les niches climatiques des lignées se chevauchent mais sont différentes, et suggèrent que l'adéquation climatique pour la lignée 1 de N. gaeumannii est associée à la gravité de la maladie lorsque l'exposition au soleil et le climat hivernal à court terme sont pris en compte dans la modélisation. Nous avons également trouvé des preuves possibles d'une partition verticale des niches des lignées au sein de l'arbre. Enfin, notre analyse indique que les zones plus à l'intérieur des terres de la zone épidémique actuelle deviendront plus à risque d'épidémies de Swiss needle cast dans le « pire » scénario de changement climatique en 2050. / As a result of climate change, a rise in frequency, severity and spatial extent of forest pathogen epidemics is expected. Thus, it is important to understand and predict current and future risks of forest disease outbreaks. Swiss needle cast (SNC), a native defoliating disease caused by the filamentous fungus Nothophaeocryptopus gaeumannii has caused significant Douglas-Fir (Pseudotsuga menziesii) growth losses in the Pacific Northwest. Like most forest pathogens and foliar diseases in particular, this disease is associated with various bioclimatic factors. In recent decades, unprecedented epidemics of the disease in its native range raise questions about the possible implications of climate change for the health and productivity of economically and environmentally important Douglas-fir forests and plantations. An important component of the response to this forest management challenge is climate adaptation strategies, which require knowledge of potential future epidemiological circumstances for their implementation. Predictive modelling provides a way to assess future risks of disease outbreaks based on emissions scenarios and innovative machine learning, statistical methods and geographic information systems. In this project, we model the climatic suitability of the Pacific Northwest for the two sympatric genetic lineages of N. gaeumannii to further our understanding of large- and fine-scale SNC disease epidemiology, test the effects of genetic lineages and climate on disease severity, and ultimately gain insight into the disease's spread in the "business as usual" climate change scenario in 2050. Our findings lend support to the idea that the climatic niches of the lineages are overlapping but different, and our results suggest that climatic suitability for N. gaeumannii's lineage 1 is associated with disease severity when hillshade and short-term winter climate is factored into modelling. We also found possible evidence of vertical niche partitioning of the lineages within the tree. Finally, our analysis indicates that areas further inland from the current epidemic area will be at higher risk for SNC outbreaks in the"business as usual" climate change scenario in 2050.

Cette recherche propose l'analyse du comportement du vent autour d'obstacles en vue de démontrer le potentiel créateur du phénomène éolien et l'importance de son intégration en architecture. Les vitesses de l'écoulement autour des obstacles sont évaluées à l'aide d'un logiciel de simulation du vent (CFD - Computational Fluid Dynamics) afin de déterminer une morphologie tridimensionnelle illustrant I'« ombre du vent». La matérialisation du caractère intangible du facteur vent se traduit par le concept d'enveloppe éolienne. Les résultats présentés sous formes de graphiques et de fiches visuelles forment un outil de conception visant l'intégration de la notion d'aérodynamisme à l'architecture. / This research proposes the analysis of the behaviour of the wind around obstacles in order to show the creative potential of the wind phenomenon and the importance of its integration in architecture. The wind speeds of the flow around the obstacles are evaluated by using a numerical wind tunnel (CFD - Computational Fluid Dynamics) in order to determine a three-dimensional morphology illustrating the "wind shadow". The materialization of the results translates into the concept of wind envelope. The results are presented in graphs and visual illustrations and create a design tool aiming at the integration of the concept of aerodynamism to architecture.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Au cœur des changements environnementaux enregistrés dans les régions arctiques et subarctiques, la densification de la strate arbustive est probablement l’un des plus importants. Cette thèse propose d’en étudier la dynamique récente à l’écotone forêt boréale-toundra (Nunavik) afin de mieux en cerner les causes et d’en évaluer les conséquences. Dans un premier temps, la comparaison d’images aériennes (1957 et 2008) nous révèle une densification importante de la strate arbustive dans la région d’étude. Largement attribuée à Betula glandulosa, cette densification a été plus importante sur les terrasses que sur les sommets et hétérogène à l’échelle du paysage. Par la suite, je me suis attardée aux causes de l’hétérogénéité de la densification de la strate arbustive et ai trouvé que celle-ci était principalement attribuable à un ensemble de facteurs historiques et topographiques. De plus, j’ai pu montrer que la densification de la strate arbustive a une influence négative sur l’abondance des espèces arbustives non impliquées dans ce phénomène, mais qu’aucune relation n’a été décelée avec la diversité spécifique (richesse spécifique et indice de diversité de Shannon). Finalement, j’ai montré que la croissance radiale et axiale de B. glandulosa était fortement associée aux températures estivales chez les individus établis sur des sites bien drainés et aux précipitations hivernales chez ceux établis dans les combes à neige (milieu mal drainé où la neige persiste dans la saison de croissance). De surcroît, la forte augmentation de la croissance radiale de B. glandulosa entre 1990 et 2002 suggère que la densification de la strate arbustive observée dans la région d’étude est un phénomène récent. En somme, cette thèse a permis de mieux comprendre la dynamique de l’écotone forêt boréale-toundra au Québec subarctique dans un contexte de changements climatiques. Elle a aussi contribué à saisir toute l’importance d’une analyse à fine échelle de la croissance des espèces impliquées dans la densification de la strate arbustive ainsi qu’à approfondir nos connaissances sur une espèce structurante du Québec subarctique, B. glandulosa. / One of the major changes observed in northern terrestrial regions in response to climate change is arguably the recent shrub expansion. This thesis aims to study the recent dynamic of the shrub expansion at the forest tundra ecotone, northern Québec, in order to find its causes and evaluate its consequences on plant community. First, I compared two sets of aerial photographs (taken in 1957 and 2008) and found an increase in shrub cover that was mainly attributed to Betula glandulosa, a largely distributed erect shrub species. This increase was higher on terraces than on hilltops and strongly heterogeneous at the regional scale. Second, I found that the heterogeneity of the shrub expansion depended on both historical and topographic variables. Moreover, I showed that an increase in B. glandulosa cover had a negative influence on the abundance of other shrub species, but not on their diversity (species richness and Shannon diversity index). Finally, I found that B. glandulosa radial and axial growth were strongly associated with summer temperature when growing on well-drained sites, whereas they were mainly associated with winter precipitation when growing in snowbeds (well-watered sites where snow cover persist in the growing season). Dendrochronological analyses showed a sharp B. glandulosa growth increase between 1990 and 2002, therefore suggesting that the shrub expansion observed in the study region is quite recent. Overall, this thesis significantly improved our knowledge of the recent dynamic of the forest tundra ecotone in northern Québec. It also contributed to underline the importance of studying shrub expansion at the local scale and to improve our knowledge of B. glandulosa.

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Cette étude sur l'attention comme catalyseur des communications environnementales axées sur la peur a pour but d'accroître l'efficacité des communications éco persuasives axées sur la peur, en optimisant les processus attentionnels de traitement de l'information, précisément, de définir le répertoire visuel le plus représentatif de la perception d'un risque environnemental élevé pour les jeunes québécois âgés de 18 à 25 ans, et d'identifier le type de visuels plus propices à l'adoption de comportements écologiques réels chez ces jeunes. Nous avons procédé par une approche exclusivement qualitative où nous avons présenté des images des risques climatiques susceptibles de se produire au Québec à un échantillon de 20 jeunes québécois divisés en 4 groupes de discussion composés de 5 jeunes par groupe. Nous avons ensuite procédé à l'analyse directe des enregistrements des données de chaque groupe sans transcription. Il en ressort de notre analyse, en ce qui concerne le répertoire visuel qui représente les perceptions du risque environnemental chez les jeunes que ; les images qui mettent en évidence des inondations ne sont pas automatiquement reliées aux changements climatiques ; contrairement à nos attentes, les images de canicule suscitent de l'excitation plutôt que la peur chez les jeunes qui sont au contraire heureux de pouvoir profiter du soleil plus longtemps ; l'ampleur des dégâts causés par un risque climatique est proportionnelle au niveau de perception du risque comme étant élevé. En ce qui concerne les images propices à l'adoption de comportements réels, il en ressort que ; les images qui mettent en évidence des animaux et des humains en détresse sont plus efficaces que celles reliées aux plantes ; les images qui présentent le feu ou la chaleur comme risque climatique sont tout de suite perçues comme de grandes menaces dues à la propriété de destruction du feu, contrairement à l'eau qui est vue comme un élément utile dans la vie quotidienne. Au regard de ces résultats, nous pensons que l'efficacité des communications environnementales pourrait s'améliorer si celles-ci faisaient davantage usage d'images qui présentent des animaux ou des humains en détresse sous la menace d'un risque environnemental causé par le feu, mais surtout, mettre un accent sur l'éducation des plus jeunes dès le bas âge aux risques liés aux changements climatiques. / The purpose of this study on attention as a catalyst for fear-based environmental communications is to increase the effectiveness of fear-based eco-persuasive communications by optimizing attentional information processing processes, specifically, to define the visual repertoire most representative of the perception of high environmental risk for young Quebecers aged 18 to 25, and to identify the type of visuals most conducive to the adoption of real ecological behaviors among these youth. We proceeded with an exclusively qualitative approach where we presented images of climate risks likely to occur in Quebec to a sample of 20 young Quebecers divided into 4 focus groups composed of 5 young people each. We then proceeded to directly analyze the data recordings of each group without resorting to transcription. Our analysis shows that, with regard to the visual repertoire representing the perceptions of environmental risk among young people, images that highlight flooding are not automatically linked to climate change; contrary to our expectations, images of heat waves arouse excitement rather than fear among young people, who are, on the contrary, happy to be able to enjoy the sun longer; the extent of the damage caused by a climate risk is proportional to the level of perception of the risk as being high. With regard to the images that are conducive to the adoption of real behaviors, it appears that; the images that highlight animals and humans in distress are more effective than those related to plants; the images that present fire or heat as a climate risk are immediately perceived as great threats due to the destructive property of fire, unlike water, which is seen as a useful element in everyday life. In view of these results, we believe that the effectiveness of environmental communications could be improved if they made more use of images that present animals or humans under the threat of an environmental risk caused by fire, but above all, put an emphasis on educating the youngest from an early age to the risks related to climate change.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le présent mémoire de maîtrise s'intéresse aux impacts de la négociation raisonnée sur le climat des relations industrielles. Nous cherchions à savoir si la négociation raisonnée est un outil qui permet de rendre le climat des relations industrielles sur les lieux du travail plus coopératif. Dans le cadre de notre étude, nous utilisons le concept de climat des relations industrielles pour désigner la qualité de la relation patronale-syndicale telle perçue par les parties. Note hypothèse générale de recherche est que l'amélioration des méthodes de travail entre les représentants patronaux et syndicaux, par l'utilisation des techniques de la négociation raisonnée, au niveau fonctionnel du système de relations industrielles, va se traduire par une évolution du climat des relations industrielles sur les lieux du travail vers la coopération. Nous avons aussi émis cinq hypothèses spécifiques soi une pour chacune des dimensions du climat des relations industrielles. Ainsi, l'amélioration des méthodes de travail entre les représentants patronaux et syndicaux par l'utilisation des techniques de la négociation raisonnée devrait se traduire par une perception, par les membres de l'unité de négociation et leurs supérieurs immédiats, d'un accroissement de l'équité des relations industrielles, du niveau de consultation patronale-syndicale, du niveau de reconnaissance mutuelle, de la légitimité syndicale et du soutien syndical. Afin de vérifier ces hypothèses, nous avons sélectionné une organisation où les équipes de négociation patronale et syndicale ont été formées à la négociation raisonnée et ou ces techniques ont été utilisées lors de la négociation de la convention collective. Afin de recueillir nos données, nous avons distribué un questionnaire pré-testé sur le climat des relations industrielles à 36 membres de l'unité de négociation et à 11 de leurs supérieurs immédiats. 34 membres de l'unité de négociation et 8 de leurs supérieurs immédiats ont complété le questionnaire. L'analyse des résultats à ce questionnaire nous a permis de confirmer l'ensemble de nos hypothèses à l'exception d'une seule qui se confirme partiellement. Pour les membres, la dimension du climat des relations industrielles ayant connu le plus d'amélioration avec l'expérience de négociation raisonnée est la reconnaissance mutuelle entre les parties, suivie de la légitimité syndicale, du soutien syndical, de la consultation patronale-syndicale puis, au dernier rang, l'équité des relations industrielles. Pour les cadres, la dimension du climat des relations industrielles ayant connu le plus d'amélioration est la consultation patronale-syndicale, suivie par la reconnaissance mutuelle, l'équité des relations industrielles et le soutien syndical. Dans le cas des cadres, il n'y a eu aucun accroissement de la légitimité syndicale avec l'expérience de négociation raisonnée Par notre étude, nous avons développé et validé un instrument permettant de mesurer les impacts de la négociation raisonnée sur le climat des relations industrielles sur les lieux du travail. De même notre étude démontre de manière empirique que la négociation raisonnée permet d'améliorer le climat des relations industrielles sur les lieux du travail. Elle permet ainsi de mieux comprendre les implications d'un changement au niveau fonctionnel du système des relations industrielles sur le niveau des lieux du travail, en mettant en relation les deux niveaux d'analyse.