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Crop production in Brazil has changed significantly over the last decade. New crops are being cultivated to satisfy the world's growing demand for Brazilian export products —a demand that has caused substantial changes in land use and cover, mainly characterized by the increase in large-scale mechanization of agriculture, deforestation, and intensification of agricultural land use. Brazil currently provides crop production information at the municipality level. This information was analyzed using Geographic Information Systems (GIS) to examine changes in the spatial distribution of the production of various crops and livestock in Brazil for 1990-2006. In addition, to better understand the relationship between agricultural expansion and deforestation, spatial data on agricultural expansion and deforestation over the Legal Amazon were statistically analyzed for 2000-2006. The results indicate that changes in the spatial patterns of crops have indeed taken place in central and northeastern Brazil as well as in the southern Amazon region. The areas to crops such as soybean and sugarcane expanded, surpassing the total area planted to domestic food crops, which, in turn, recorded a significant decrease in area. This crop expansion has exerted pressure on other crops and livestock, pushing them further into the Amazon forest region during 1990-2006. In the same period, pasture was the predominant land use in the Legal Amazon; however, results indicate that the area planted to soybean increased whereas the area under pasture decreased. Statistical analyses revealed that, in those areas with over 50% forest, deforestation was strongly related to agricultural expansion. Defore / La production agricole du Brésil a changé significativement durant la dernière décennie. De nouvelles cultures ont été adoptées afin de répondre à la croissance de la demande mondiale pour des produits d'exportation brésiliens – une demande qui a occasionné des changements substantiels au niveau de l'utilisation et de la couverture du sol, principalement caractérisés par l'accroissement à large échelle de la mécanisation de l'agriculture, de la déforestation et de l'intensification de l'agriculture. Le Brésil met à disposition de l'information concernant la production agricole au niveau municipal. Cette information a été analysée par le biais d'un Système d'Information Géographique (SIG) afin d'étudier les changements dans la distribution spatiale de la production de différentes cultures et d'élevage au Brésil de 1990 à 2006. De plus, afin de mieux comprendre la relation entre l'expansion agricole et la déforestation, des données spatiales ont été analysée statistiquement pour l'Amazone Légale pour une période allant de 2000 à 2006. Les résultats indiquent que des changements dans les patrons spatiaux ont en effet pris place au centre et au nord-est du Brésil ainsi qu'au sud de la région amazonienne. Les zones prévues pour cultiver le soja et la canne-à-sucre ont augmenté, surpassant même les surfaces semées pour des cultures vivrières qui ont par ailleurs enregistrées une diminution significative. L'extension de ces cultures a exercé une pression sur les autres cultures et sur les élevages bovins, les poussant à l'intérieur de la forêt amazonienne durant la période 1990-2006. Au cours de la même période, alors q

The abrasive effects on periphyton biomass of saltating sand, that was transported over a stable gravel-cobble riverbed during summer flow events (spates), was studied on 35 riffles of an oligo-mesotrophic river in Quebec. A periphyton saltation abrasion model (PSAM) was developed from an existing bedrock erosion mechanistic model (Sklar and Dietrich 2004). The empirical PSAM models explained 56-59% of the variance in post-spate biomass on individual host-rocks following a low-magnitude, high-frequency spate. Periphyton biomass was curtailed on riffle rocks when sand transport rates exceeded 64-180 g m-1event-1 during spates. This perturbation threshold was confirmed by an in situ experiment that documented periphyton losses resulting from increasing rates of sand transport. Low profile substrates (2 cm) were scoured more thoroughly than high protruding substrates (6 cm), confirming the PSAM hypothesis that refuge potential increases with elevation above the stream bed relative to the mean sand saltation height. An analysis of spatial patterns of periphyton biomass across riffles confirmed the tendency for a spate-related refuge habitat between the edge of the varial zone (zone of frequent wetting and drying) and the thalweg (deepest point) of the channel. A hierarchical model (HPPM) that simulates how periphyton biomass is regulated by the flow of water and the flux of sand down a sedimentary link (segment of river along which grainsize and slope decreases systematically downstream) was developed and validated. Sedimentary links contained 3 channel types (hydrogeomorphic reaches, HGRs), each possessing significantly different morphological traits, ranging from straight-steep, cobble-bed reaches (High-HGR) at the upstream end, to low-gradient, sinuous gravel-bed reaches (Low-HGR) downstream. For low-magnitude spates (e.g. 0.85QMean_Annual), the most refuge (i.e. highest post spate biomass) was provided o / Les effets abrasifs du sable en saltation sur la biomasse de périphyton, lorsqu'il est transporté au-dessus d'un lit de gravier et de galets stable durant les crues estivales, ont été étudiés sur 35 riffles d'une rivière oligomésotrophique québécoise. Un modèle d'abrasion du périphyton par saltation (PSAM) a été développé à partir d'un modèle mécanistique de l'érosion du soubassement. (Sklar et Dietrich, 2004). Les modèles PSAM empiriques expliquaient 56% à 59% de la variance de la biomasse après-crues sur les roches, suite à une période de crues de basse magnitude et de haute fréquence.La biomasse du périphyton sur les roches des riffles était limitée par une vitesse de transport du sable qui excédait 64-180 g m-1 événement-1 durant une période de crues. Ce seuil de perturbation a été confirmé par une expérience in situ, où nous avons observé les pertes de périphyton causées par des vitesses croissantes de transport du sable. Le substrat à profil-bas (2 cm) a eu des pertes plus importantes de périphyton relativement au substrat saillant (6 cm), ce qui confirme l'hypothèse PSAM que le potentiel du refuge augmente avec l'élévation au-dessus du lit. Une analyse de la distribution spatiale de la biomasse de périphyton dans les riffles a confirmé qu'une zone de refuge de crue existait entre les bords de la zone variable (zone fréquemment mouillée et séchée) et le thalweg du canal (le point le plus profond). Un modèle de perturbation hiérarchique de périphyton (HPPM) a été développé pour simuler l'influence du transport de l'eau et le flux du sable sur la biomasse de périphyton à travers un lien sédimentaire (section de rivière de plusieurs km de longueur, où la dimension des roches diminue systématiquement en aval). Les liens sédimentaires sont divisés en 3 échelles de refuge : des lits de galets droits et raides (haute HGR) en amont, aux li

An essential requirement in evaluating the potential impacts of climate warming in Polar Regions, is a greater understanding of the nature and behavior of the active layer and the permafrost system. Numerous studies have documented the inherent capacity of permafrost to limit significant degradation from seasonal thawing because of the ability of overlying soil layers to dissipate influxes of heat. However, information on the degree to which these layers are able to act as buffers to permafrost degradation is limited, and thus further research on this system is needed.The research presented in this thesis in the form of two manuscripts. The first manuscript (Chapter 3) discusses the role of chemical processes in the soil weathering regime on Herschel Island. Three distinct cryostratigraphic layers were observed in the soil profiles, including; (1) the modern active-layer located immediately below the ground surface (0 – 39 cm); (2) a paleo-active (transition layer), extending from the bottom of the modern active layer to the top of an undisturbed permafrost layer (39 – 192 cm); and (3) the underlying permafrost. These layers are marked by two thaw unconformities that separate the modern active layer from the transition layer and the transition layer from the permafrost layer, respectively. The two thaw unconformities were distinguished by abrupt breaks in the cryogenic texture and peaks in the concentrations of several chemical components. The upper thaw unconformity, located at the base of the modern active layer, coincided with a doubling in the concentration of major soluble cations and a tripling in the organic matter content compared to those of the overlying soil horizons. The lower thaw unconformity is marked by the highest concentration of Al2O3 and K2O in the entire profile and the second highest concentration of Na2O. Between these two unconformities, (i.e. in the transition zone), soluble cation concentrations varied considerably, the bulk soil SiO2 concentration increased significantly and there was a noticeable decrease in the concentrations of Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO and K2O in the depth interval of 82-107 cm. Chemical weathering indices recorded an overall decrease in the intensity of chemical weathering with depth; the soil layers immediately above the first thaw unconformity were the most weathered and the deeper permafrost layer was the least weathered.The second manuscript (Chapter 4) employs a heat conduction algorithm (Stefan equation) based on the composition and thermal properties of the soils discussed in Chapter 3, and measured active layer depth values, to evaluate heat transfer from the ground surface to the underlying permafrost. Thermal constants (the square root of the ratio of twice the thermal conductivity of the unfrozen soil to the latent heat of fusion of ice) were calculated using the De Vries method and were compared to empirical thermal constants derived from measurements of active layer depths and the corresponding thawing degree days using the Stefan equation. The theoretical constants are approximately 38% lower than those derived empirically, a difference that is likely due to the fact that the Stefan equation does not consider advective heat transfer and that the active layer depths were probably overestimated because of the method of measurement (resistance to penetration of a metal probe). Third generation Canadian Global Coupled Models (CGCM 3.1/T63) from the Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma), based on the IPCC SRES A2 and B1 scenarios, were used in conjunction with the theoretically and empirically derived thermal constants to predict active layer depths for 2050 and 2100. These calculations suggest that the active layer will thicken by up to 41.76 % before the end of this century. This thesis provides new insights into the important role that the active and transition layers play in controlling the response of permafrost systems to climate change. / Une condition essentielle pour évaluer les impacts potentiels du réchauffement climatique dans les régions polaires est l'acquisition d'une meilleure compréhension de la nature et du comportement de la couche active du pergélisol. La recherche présentée dans cette thèse est présentés sous la forme de deux manuscrits. Le premier manuscrit examine le rôle des processus chimiques dans le régime d'altération du sol sur l'île Herschel. Trois couches distinctes cryostratigraphiques ont été observées dans les profils de sol: (1) la couche active moderne située immédiatement sous la surface du sol (0 - 39 cm), (2) la couche paléo-active (couche de transition) s'étendant de la base de la couche moderne active à la partie supérieure de la couche de pergélisol non perturbée (39 - 192 cm) et (3) le pergélisol sous-jacent. Ces couches sont marquées par deux discordances de dégel séparant la couche active moderne de la couche de transition et la couche de transition de la couche de pergélisol, respectivement. Ces deux discordances de dégel ont été identifiées grâce à la présence de ruptures brutales dans la texture cryogénique et par des pics dans la concentration de plusieurs composants chimiques. La discordance de dégel supérieure, située à la base de la couche moderne active, coïncide avec un doublement de la concentration des principaux cations solubles et un triplement de la teneur en matière organique par rapport aux horizons sus-jacents. La discordance de dégel inférieure est marquée par la plus forte concentration en Al2O3 et en K2O de l'ensemble du profil et par la deuxième plus forte concentration en Na2O. Entre ces deux discordances, les concentrations en cations solubles varient considérablement, la concentration en SiO2 du sol brut s'accroit de façon significative et on observe une diminution notable des concentrations en Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO et K2O dans l'intervalle de profondeur de 82-107 cm. Les indices d'altération chimique ont enregistré une diminution globale de l'intensité de l'altération chimique avec la profondeur ; les couches de sol immédiatement au-dessus de la première discordance de dégel sont les plus altérées et la couche profonde du pergélisol est la moins altérée.Le second manuscrit utilise un algorithme de conduction de la chaleur basé sur la composition et les propriétés thermiques des sols examinés au chapitre 3 et sur les mesures des valeurs de profondeur de la couche active afin d'évaluer le transfert de chaleur de la surface du sol au pergélisol sous-jacent. Des constantes thermiques (la racine carrée du rapport entre deux fois la conductivité thermique du sol non gelé et la chaleur latente de fusion de la glace) ont été calculées en utilisant la méthode de De Vries et comparées aux constantes thermiques empiriques issues des mesures de profondeur de la couche active et des degrés-jours de dégel correspondant en utilisant l'équation de Stefan. Les constantes théoriques sont environ 38% inférieures à celles obtenues empiriquement, une différence qui s'explique probablement par le fait que l'équation de Stefan ne considère pas le transfert de chaleur par advection et que les profondeurs de la couche active ont probablement été surestimées en raison de la méthode de mesure (résistance à la pénétration d'une sonde métallique). La troisième génération du modèle couplé climatique global canadien (CGCM 3.1/T63) du Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique (CCmaC), basée sur les scénarios A2 et B1 du IPCC SRES, a été utilisée en conjonction avec les constantes thermiques théoriques et empiriques pour prédire les profondeurs de la couche active pour 2050 et 2100. Ces calculs suggèrent que la couche active s'épaissira de jusqu'à 41,76% avant la fin du siècle.Ce mémoire apporte un nouvel éclairage sur le rôle important que les couches actives et de transition jouent dans le contrôle de la réponse des systèmes de pergélisol au changement climatique.

Since vegetation exerts strong controls on local ecosystem processes, understanding the effects of disturbance on short-term and long-term revegetation patterns is a critical component of understanding the effects of climate change on the Arctic. Arctic landscapes underlain by massive ground ice and ice-rich permafrost are inherently unstable and often display evidence of past and present thaw subsidence. Retrogressive thaw slumps are permafrost thaw features which are progressively backwasting and tend to go through cycles of activity, resulting in dramatic changes to the landscape. The cyclic pattern of disturbance and stabilization related to these thaw slumps results in a patchy tundra landscape where there are easily identifiable geomorphic units reflecting the stage of stabilization and the time since disturbance. This research investigates natural revegetation and patterns of succession following permafrost disturbance by retrogressive thaw slumps on Herschel Island, Yukon. With future warming expected, the presence and areal extent of thaw slumps on Herschel Island and the Yukon North Slope are predicted to increase. The research objectives of this work include determining the diagnostic features of disturbed surfaces, describing the vegetation succession following thaw slump disturbance, and creating a baseline vegetation dataset for future comparison. Seven sites were chosen for the study, representing undisturbed areas in addition to 250 year old, 20 year old, and 10 year old stabilized thaw slumps. Species presence, diversity, and cover are used to describe the plant community. Percent cover vegetation data are analyzed using non-metric multidimensional scaling (NMDS), multi-response permutation procedures (MRPP), and hierarchical clustering analysis (HCA). Indicator species are identified for each age class, and the pH, organic matter content, active layer depth, and gravimetric water content of each age class' soil are presented. Results indicate that distinct vegetation communities and soil characteristics are associated with each age class, with the least differentiation occurring between the 10 and 20 year old sites. The observation that after 250 years the stabilized slump area does not support the same vegetation community as the undisturbed tundra has important implications for the complex biotic relationships of the Western Arctic. These findings suggest that if future climate warming leads to an increase in the number of retrogressive thaw slumps, the species composition of the area will be altered and certain plant species may become scarcer. / La végétation exerce des contrôles puissants sur le fonctionnement des écosystèmes. Comprendre les effets des perturbations sur les motifs de revégétalisation à court et long terme est donc un élément crucial dans la compréhension des effets des changements climatiques sur l'Arctique. Les paysages Arctiques qui reposent sur des dépôts massifs de glace souterraine et de pergélisol riche en glace sont essentiellement instables et montrent souvent des signes de subsidence dus au dégel dans le passé et dans le présent. Les glissements rétrogressifs dus au dégel sont des traits caractéristiques du retrait progressif des glaces et ont tendance à entrer dans des cycles d'activités, pouvant amener des changements drastiques au paysage. Les motifs cycliques des perturbations et stabilisations reliées à ces glissements dus au dégel donnent comme résultat un paysage de toundra inégal où les unités géomorphologiques reflétant l'étape de stabilisation et le moment de la perturbation sont facilement identifiables. Ce projet mène une enquête sur la revégétalisation naturelle et les motifs de succession suite à des perturbations dues à des glissements rétrogressifs dus au dégel sur l'Île Herschel au Yukon. Vue le réchauffement prévu dans le future, la présence et superficie des glissements dus au dégel sur l'Île Herschel et du Versant nord du Yukon sont prévus d'augmenter. Les objectifs de recherche de ce projet sont de déterminer les caractéristiques diagnostiques des surfaces perturbées, de décrire la succession de la végétation suite au glissement dû au dégel, et de créer une base de données référant à la végétation qui pourra servir lors de comparaisons futures. Sept sites ont étés choisis pour ce projet, représentant des zones non-perturbées ainsi que des zones de glissements dus au dégel stabilisés depuis 250 ans, 20 ans, et 10 ans. La présence des espèces, la diversité et la couverture ont été utilisés afin de décrire la communauté végétale. Les données sur le pourcentage de couverture végétale ont étés analysés avec le positionnement multidimensionnel non-métrique (NMDS), le multi-response permutation procedures (MRPP), et la classification ascendante hiérarchique (CAH). Les espèces indicatrices ont été identifiés selon leur classe d'âge, et pour chacune le pH, le contenu de matière organique, la profondeur de la couche active et la teneur en eau pondérale du sol sont présentés. Les résultats indiquent que les communautés végétales et caractéristiques du sol distinctes sont associées à chaque classe d'âge, la différentiation la moins importante ayant lieu à l'intervalle des sites de 10 et 20 ans. L'observation qu'après 250 ans la zone de glissement stabilisée ne supporte plus la même communauté végétale que les zones non-perturbées de la toundra a des implications importantes pour notre compréhension des relations biotiques complexes dans l'Arctique de l'ouest. Ces résultats suggèrent que si le réchauffement climatique futur mène à une augmentation des glissements rétrogressifs dus au dégel, la composition des espèces sera modifiée et certaine espèces végétales pourraient devenir plus rare.

Salmon and trout respond to river temperature fluctuations by moving into cooler areas when main-stem temperatures exceed their upper tolerance limits. In a climate warming context, these areas are increasingly recognized as an important aspect of stream habitat especially for cold water fish such as salmonids, because they can act as thermal refuges during summer months. This thesis aims firstly to examine the physical processes that underlie the formation of various types of cold water anomalies in a river setting, and secondly, to determine which anomaly types are being used as refuges by salmonids in hot weather. Two main refuge forming processes are investigated, this in two Quebec salmon rivers. These are 1) thermal plume formation from cool tributaries inflowing into warm main-stem reaches, and 2) vertical thermal stratification, with cooler water below warmer surface water. The dynamics of thermal refuges thus formed are characterized using environmental monitoring techniques, with various morphometric and physicochemical measurements describing the variability of existing conditions within these refuges. Visual fish surveys are also carried out in an event of moderate heat stress, to document the use by salmonids of cold, thermally stratified anomalies. A simple hydrodynamic modelling tool is used to determine how the local morphology and hydraulics of a confluence zone can influence the size and geometry of tributary-sourced thermal refuges; this tool is then coupled with data on future regional climate scenarios, to assess how climate change might affect a typical tributary plume refuge. Finally, select statistical methods are combined to determine the morpho-hydraulic characteristics that are associated with thermal stratification in the systems under study, as well as the habitat conditions that are preferably selected by salmonids when they are seeking refuge. / Le saumon et la truite répondent aux fluctuations de température des rivières en se déplaçant vers des zones fraîches lorsque les températures du chenal principal dépassent leurs seuils supérieurs de tolérance. Dans le contexte du réchauffement climatique, ces zones sont de plus en plus reconnues comme constituant un aspect important de l'habitat fluvial, surtout pour les poissons d'eau froide tels que les salmonidés, puisqu'elles peuvent agir comme refuges thermiques durant les mois d'été. La présente thèse a d'une part pour objectif d'examiner les processus physiques menant à la formation d'anomalies thermiques froides en rivière, et d'autre part, de déterminer quels types d'anomalies sont utilisés par les salmonidés par temps chaud. Deux principaux processus sont ciblés, et ce pour deux rivières à saumon du Québec. Ces processus sont 1) la formation de panaches thermiques issus de la confluence de tributaires froids avec le chenal principal, et 2) la stratification thermique verticale, avec eau plus froide demeurant sous la surface. Des techniques de surveillance environnementale sont employées pour caractériser la dynamique des refuges thermiques ainsi formés, et des mesures tant morphométriques que physicochimiques sont effectuées, afin de dresser un portrait de la variabilité des conditions existantes au sein de ces refuges. Des relevés visuels sont réalisés lors d'un événement de stress thermique modéré, dans le but de documenter l'utilisation par les salmonidés de refuges froids stratifiés. Un outil simple de modélisation hydrodynamique est utilisé pour déterminer comment la morphologie et l'hydraulique locale d'une zone de confluence peuvent influencer la taille et la géométrie des refuges issus de tributaires froids; cet outil est aussi couplé à des données de scénarios climatiques futurs, afin d'évaluer comment le changement climatique pourrait affecter un refuge thermique typique. Enfin, des méthodes statistiques sont combinées pour déterminer les facteurs morpho-hydrauliques qui sont associés à la présence de stratification thermique au sein des systèmes à l'étude, ainsi que les conditions de l'habitat qui sont sélectionnées de préférence par les salmonidés lorsqu'ils cherchent refuge.

Resolving uncertainties about the cycling of organic carbon in the world's oceans is particularly crucial in the Arctic because it is the locus of deep water formation, as well as rapid environmental change. The specific goal of this thesis was to quantify the flux of soil organic carbon (SOC) to the Arctic Ocean due to erosion along the Yukon Coastal Plain. Ground ice and SOC within coastal sediments, and the current and future fluxes of carbon were examined in detail. / An evaluation of the volume of ground ice showed it to be a significant constituent of coastal bluffs. The amount of it was related to surficial material and geomorphic history, being lowest in coarse-grained marine deposits and highest in lacustrine materials. It made up almost half the soil volume in formerly glaciated areas where bluffs are high, but only one third the volume in unglaciated portions with low bluffs. / Overlooking ground ice resulted in overestimates of SOC and mineral sediment of up to 20%. Corrections were especially important in the upper ice-rich soil layers. Organic carbon contents were related to surficial material and bluff height, and 57% of carbon was located at depths greater than 1 m. SOC fluxes were up to three times higher than previously thought, but comparable to other parts of the Arctic. Eleven per cent of the carbon eroded annually was buried in nearshore sediments, and the carbon in those sediments was overwhelmingly terrigenous. / A morphodynamic model of coastal evolution was used to evaluate future coastal retreat. Low bluffs will retreat more rapidly than higher ones. Ground ice controls the amount of sediment in coastal bluffs and therefore the retreat rates, since bluffs with high ice contents have a lower effective cliff height. SOC fluxes from low coastal bluffs will increase by 29%, but will be offset by a 13% decrease from high bluffs. Regions of low cliffs could become sources of carbon flux to the atmosphere. / By providing insight into the origins and fate of organic matter in a sensitive section of the Arctic coastal system, this study offers valuable input for both current and future studies of regional carbon dynamics. / LES FLUX DE CARBONE ORGANIQUE DU SOL PROVENANT DE L'ÉROSION DES CÔTES PERGÉLISOLÉES, MER DE BEAUFORT CANADIEN / Le cycle du carbone organique dans les océans est d'une importance primordiale, spécialement dans l'Arctique puisqu'ils sont le lieu de formation des eaux abyssales et subissent des changements environnementaux rapides. L'objectif de cette thèse est de quantifier le flux de carbone organique du sol (COS), provoqué par l'érosion, entre la plaine côtière du Yukon et l'Océan arctique. Cette étude examine en détail la teneur en glace et en COS des sédiments côtiers, ainsi que les flux de carbone actuels et projetés. / Une évaluation du volume de la glace de sol révèle qu'elle est une composante importante des falaises côtières. La teneur en glace est liée à la géologie des dépôts de surface et à l'histoire géomorphologique de la région. En effet, cette teneur est plus basse dans les dépôts marins à grain grossier et plus élevée dans les matériaux lacustres. La glace de sol représente presque la moitié du volume du sol dans les zones de hautes falaises antérieurement englacées, mais seulement un tiers du volume dans les régions qui n'ont jamais été englacées et où les falaises sont plus basses. / Le fait de ne pas tenir compte de la glace de sol entraîne des surestimations de la quantité de COS et de sédiment minéral qui atteignent jusqu'à 20%. Les corrections relatives à la glace de sol sont particulièrement importantes, surtout dans les couches riches en glace près de la surface. La teneur en carbone organique dépend de la géologie des dépôts de surface et de la hauteur des falaises. Les résultats montrent que 57% du carbone est situé à des profondeurs supérieures à 1 m. Le flux de carbone organique est trois fois plus élevé que ce qui avait été estimé antérieurement, mais est toutefois comparable aux valeurs calculées pour d'autres régions de l'Arctique. Onze pourcent de la matière organique érodée annuellement est enfouie dans les sédiments marins littoraux et le carbone retrouvé dans ceux-ci est d'origine principalement terrigène. / L`érosion côtière future a été évaluée à l'aide d'un modèle d`évolution côtière morphodynamique. Le modèle démontre que les falaises basses reculeront plus rapidement que celles qui sont plus hautes. Puisque les falaises qui possèdent une teneur en glace de sol élevée ont une hauteur effective moindre, cette glace de sol a un impact sur le montant de sédiment et sur le taux de recul des falaises. Le flux de COS des falaises basses augmentera de 29%, mais sera atténué par une baisse de 13% dans le flux de COS des falaises hautes. Les régions où les falaises sont basses pourraient devenir des sources de dioxyde de carbone pour l'atmosphère. / Cette recherche apporte une contribution importante aux études actuelles et futures de la dynamique régionale du carbone; elle offre de nouvelles perspectives sur les origines et le sort de la matière organique dans une région sensible du système côtier arctique.

Global warming resulting from increasing greenhouse gas emissions is a threat to global food production. A rise in temperatures along with a shift in precipitation regimes is expected to decrease production in the future. However, farm management, such as the choice of crop cultivar, planting decisions, and irrigation can help farmers to alleviate some of the potential crop yield losses from climate change. In order to estimate the role of climate and agricultural management practices on yield, a new global crop model, PEGASUS 1.0 (Predicting Ecosystem Goods And Services Using Scenarios) has been developed for maize, soybean, and spring wheat. This thesis presents the methods used to develop the model, and its evaluation against present-day data, along with a model sensitivity experiment to a global warming of 2°C. Overall, results for present-day simulations are reasonable. Simulated planting and harvesting dates occur within the range of observations for more than 62% of total crop harvested areas, for each of the three crops. A comparison between simulated and observed crop yields indicates a weighted coefficient of determination, with the weighting based on crop harvested area, of 0.81 for maize, 0.63 for soybean, and 0.45 for spring wheat. The model simulates that an increase in temperature will result in a global decrease in crop yields. Nevertheless, adapting planting dates and cultivar choices to changes in temperature can avoid 60–78% of yield losses globally. Overall, the model results suggest that agricultural production in the richest countries, mostly located in the northern high latitudes, could benefit from increase in temperature, while the agriculture in the poorest countries in the tropics are likely to suffer the most. / Le réchauffement planétaire lié à l'émission croissante des gaz à effet de serre menace la production alimentaire mondiale. Une augmentation des températures ainsi qu'une modification des régimes de précipitations augmentent les risques de mauvaises récoltes à long terme. Toutefois, certaines pratiques agricoles, comme le choix du type de semence, les dates de semis, et l'irrigation permettent aux agriculteurs de s'adapter au mieux aux variations climatiques. Afin d'évaluer le rôle combiné du climat et des pratiques agricoles sur le rendement des cultures, un nouveau modèle agricole, PEGASUS 1.0 (Predicting Ecosystem Goods And Services Using Scenarios), a été développé. PEGASUS simule le rendement du maïs, du soja, et du blé de printemps à l'échelle mondiale. Cette thèse présente les méthodes utilisées pour développer le modèle, ainsi que son évaluation sur les données agricoles actuelles. Par ailleurs, la sensibilité du modèle à un réchauffement global de 2°C a été estimée. De manière générale, les résultats des simulations correspondant aux conditions climatiques actuelles sont satisfaisants. Ainsi, les dates de semence et de récolte simulées coïncident avec l'éventail des dates observées pour plus de 62% des surfaces cultivées, pour chacune des trois cultures. De plus, l'évaluation du rendement agricole calculé indique un coefficient de détermination, pondéré par la surface récoltée, égale à 0.81 pour le maïs, 0.63 pour le so ja, et 0.45 pour le blé de printemps. Les résultats des simulations correspondant à un réchauffement de la température montrent une réduction générale des rendements agricoles. Cependant, lorsque les dates de plantation et le choix du cultivar sont adaptés à la nouvelle température, les pertes sont réduites de 60 à 78%. Les variations de rendement agricoles ont été comparées par revenus économiques, démontrant que les pays les plus riches pourraient bénéficier$