Afin de mieux comprendre et documenter la relation entre les changements environnementaux et l’occupation humaine dans les régions arctiques, une étude géoarchéologique d’un site inuit unique au Nunavik a été entreprise. Ce site, localisé sur la presqu’île d’Aivirtuuq (Kangiqsujuaq), est nommé « Rivière aux ossements » (Saunitarlik en inuktitut); il constitue un site où des activités de boucherie ont eu lieu vers la fin du 19e siècle. Les analyses chrono-stratigraphiques et sédimentologiques des coupes excavées dans la vallée démontrent une succession d’unités associées à un 1) till remanié par la mer, 2) dépôt littoral de plage, 3) dépôt de ruissellement de surface et 4), dépôt éolien. La comparaison de ces résultats avec ceux des études régionales indique que le ruissellement nival ayant affecté le site fut en lien avec des variations climatiques. La stratigraphie des coupes intra-site révèle la présence d’une couche sableuse, noirâtre et grasse imprégnée par des résidus issus de la décomposition des carcasses animales. La micromorphologie des sédiments de Saunitarlik révèle des traces de processus naturels dépositionels, post-dépositionnels et biopédologiques. Une analyse chimique par chromatographie en phase gazeuse a permis de démontrer l’origine animale des résidus noirâtres trouvés dans les sédiments archéologiques.

Le graffiti s'exerce aujourd'hui dans la plupart des villes du monde. En envahissant les villes, les graffitis déroutent les citadins par le mystère de leur origine, de leur signification et de leur mobile. Dès lors, l'objectif de cette étude est de déchiffrer les graffitis, d'en expliquer les raisons en allant directement à la rencontre de ceux qui les font et en analysant les relations à l'espace de ces individus ainsi que les enjeux qui en découlent. La pratique du graffiti implique une création de territoire, car les graffiteurs inscrivent sur les espaces urbains des symboles, des valeurs personnelles, des idéologies qui symbolisent une réappropriation du territoire. La conception et la forme de ce territoire varient, mais de quelle façon ? Quels sont les facteurs qui entrent dans la conception de ce territoire ? Comment peut-on le définir ? Sous un regard géographique, quelles réflexions pouvons-nous apporter sur les enjeux sociaux et spatiaux de la pratique ? Il s'agit de démontrer par cette étude que les graffiteurs, de même que la société dans laquelle s'insèrent les graffitis (interaction sociale) et l'espace dans lequel ceux-ci se localisent, participent à la construction du territoire des graffiteurs.

Ce projet de recherche, mené près d’Umiujaq (Nunavik), a été réalisé afin de documenter les processus gravitaires dominants qui se manifestent sur les versants escarpés de la vallée Tasiapik. Des relevés topographiques, granulométriques, morphométriques, pétrographiques et de végétation ont permis de caractériser 18 talus d’éboulis situés sur les versants sud-ouest et nord-est. Les résultats obtenus ont permis d’établir que l’éboulisation importante sur les versants de la vallée est un phénomène à la fois ancien, engendré par des processus paraglaciaires, et récent, résultat de processus périglaciaires toujours actifs aujourd’hui. Cela se traduit notamment par différents stades de développement des talus d’éboulis subactuels, illustrés par certains dépôts de versant frais et d’autres très anciens, mais aussi avec des topographies de pente très variables. Sur une échelle de temps plus courte, entre août 2017 et juillet 2018, les avalanches se sont avérées être un processus majeur, tel qu’observé sur les 14 000 photographies obtenues grâce à trois caméras à déclenchement automatique installées à l’été 2017. Ces avalanches, souvent déclenchées par des chutes de corniches à neige, ont été particulièrement fréquentes au printemps 2018, résultant de conditions météorologiques propices telles qu’une hausse rapide des températures journalières et des épisodes de pluie abondante. Des dépôts d’avalanches sales témoignent d’une grande capacité érosive, et incidemment de leur grand apport en débris vers les talus d’éboulis. Dans certains cas, les dépôts d’avalanche avoisinaient la route située en contrebas, démontrant ainsi un risque potentiel pour ses usagers. / This research project was conducted near Umiujaq (Nunavik) to document the main gravitational processes that occur on the slopes of Tasiapik Valley. 18 talus slopes on the southwest and northeast sides of the valley were characterized using topographic, granulometric, morphometric petrographic and vegetation surveys. Results show that talus formation in the valley is an ancient phenomena, due to paraglacial processes, and recent - and still ongoing – periglacial processes. This is evidenced by different development stages among the talus slopes, with fresh and very old debris covering the slopes, as well as contrasting slope topographies. On a shorter and more recent time scale, from August 2017 to July 2018, snow avalanches have proven to be a major process, as observed on the 14,000 photographs obtained using three automatic timelapse cameras installed in the summer of 2017. Snow avalanches were often triggered by a collapsing snow-cornice and were very frequent in the spring of 2018 due to favourable meteorological conditions such as a rapid increase in daily temperatures and abundant rainfall events. Dirty snow-avalanche deposits have shown the great erosive capacity of these snow avalanches, thus their important debris supply toward the talus slopes. In some cases, runout zones were located only a few meters from the road below, thus showing the potential risk for people travelling on the road

Les systèmes de projection cartographique adaptés aux services de cartographie web, suscitent encore de nombreuses questions de recherche. La majorité des services de cartographie Web (ex. Google Maps, Bing Maps) utilise la Projection Web Mercator(WMP), mais cette dernière présente de grandes distorsions systématiques notamment dans les régions nordiques. Il nous est alors paru nécessaire de développer une autre méthode permettant de projeter la surface du globe avec un minimum de distorsion. Notre approche s’inspire de la projection myriahedrale qui suppose que chaque face du myriahedron est suffisamment petite de telle sorte que les distorsions soient négligeables. La méthode proposée consiste à explorer une nouvelle approche de tessellation de la surface du globe et qui permet de projeter la surface du globe sur les faces de la tessellation et à plusieurs niveaux de détails. Cela permet de compenser la faiblesse des méthodes de tessellations existantes utilisées dans la cartographie Web. Cette tessellation utilise un icosaèdre comme modèle géométrique de base avec une densité de partitionnement des faces de l’icosaèdre entre les niveaux de récursivité égale à 4.La méthodologie proposée consiste en quatre étapes successives: a) la construction d'une structure hiérarchique qui résulte de la subdivision récursive des faces de l'icosaèdre ; b) la définition d’un système de projection approprié à la tessellation icosaédrique; c) la projection des données géospatiales de la sphère terrestre sur chaque face de l’icosaèdre; d) le dépliage de la tessellation icosaédrique résultante sur un plan en utilisant des algorithmes de calcul du plus court chemin afin de maintenir le voisinage autour du point d’intérêt. Nous présenterons les étapes de développement et d’implémentation du système proposé et les résultats obtenus dans le cadre de ce projet de recherche. L’étude comparative avec d’autres systèmes de projection montre que notre approche minimise mieux les déformations par tout sur le globe et surtout dans les régions nordiques. / Map projection systems adapted to web mapping services still raise many research questions. The majority of web mapping services (ex. Google Maps, Bing Maps) use Web Mercator Projection (WMP) which introduces large systematic distorsionsin spatial data especially in polar rigions. Therefore, it is necessary to develop an alternative method for projecting these regions with minimal distortions. Our approach is inspired of myriahedral projections which assume that each face of a myriahedron is small enough so that the distortions are negligible. Here, in this research work we propose a new approach for the tessellation of the surface of the globe and the projectionof the spatial information from the glob to the faces of the tessellation at differentlevels of details. This compensates for the weakness of the methods used for tessellation in the existing web mapping systems. The proposed tessellation is created based on an icosahedron with a partitioning density of the faces equal to 4. The proposed methodology consists of four stages: a) constructing of a hierarchical structure resulting the recursive subdivision of the faces of the icosahedron, while maintaining topological relationships between the triangles in each level of detail; b) defining of an appropriate projection system to the icosahedral tessellation; c) projecting of geospatial data of the terrestrial sphere on each face of the icosahedron; d) unfolding the resulting icosahedral tessellation on a plane around a point of interest. Here we present different stages of development and implementation of the proposed system and the results obtained in the framework of this research project. The comparative study with other projection systems shows that our approach allows to better minimize different distortions every where on the globe and specially in the polar rigions.

Les données massives se situent au coeur de beaucoup d’enjeux scientifiques et sociétaux, et leur volume global ne cesse de croître. Il devient donc crucial de disposer de solutions permettant leur traitement et leur analyse. Hélas, alors qu’une majorité de ces données intègrent une composante spatiale vectorielle, peu de systèmes sont à même de gérer cette dernière. En outre, les rares prototypes qui s’y essaient respectent mal les standards ISO et les spécifications OGC et présentent des performances limitées. La présente recherche visait donc à déterminer comment gérer les données spatiales massives vectorielles de façon plus complète et efficiente. Il s’agissait en particulier de trouver une façon de les indexer avec une bonne scalabilité horizontale, d’assurer leur compatibilité avec la norme ISO-19125 et ses extensions, et de les rendre accessibles depuis les logiciels SIG. Il en résulte le système Elcano, une extension spatiale au système de gestion de données massives Spark qui fournit des performances accrues par rapport aux solutions du marché. / Big data are in the midst of many scientific and economic issues. Furthermore their volume is continuously increasing. As a result, the need for management and processing solutions has become critical. Unfortunately, while most of these data have a vectorial spatial component, almost none of the current systems are able to manage it. In addition, the few systems who try either do not respect the ISO standards and OGC specifications or show poor performances. The aim of this research was then to determine how to manage the vectorial massive data more completely and efficiently. The objective was to find a scalable way of indexing them, ensuring their compatibility with ISO-19125 and its extensions, and making them accessible from GIS. The result is the Elcano system. It is an extension of the massive data management system Spark which provides increased performance compared to current market solutions.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / L’Arctique canadien est affecté par des changements rapides de ses écosystèmes naturels depuis plusieurs années. Dans le but d’accroître nos connaissances sur la variabilité climatique de la région du lac Nettilling (Nunavut), l’objectif du projet est de reconstruire les conditions climatiques passées afin de prévoir les impacts des changements futurs en utilisant une approche « multi-proxy » basée sur des paramètres physiques, chimiques et biologiques de carottes de sédiment lacustre. Des carottes sédimentaires lacustres ont été prélevées dans une baie au nord-est du lac Nettilling. Ce site a été choisi selon l’hypothèse que les crues d’eau de fonte de la calotte glaciaire Penny affectent les processus sédimentaires du lac et qu’un signal climatique est enregistré dans la séquence sédimentaire. Les résultats montrent la succession du Petit Age Glaciaire suivi du réchauffement récent. On démontre aussi que les profils géochimiques sont fortement corrélés avec d’autres indicateurs climatiques (carottes de glace, avancées glaciaires et varves). Mots-clés : Lac Nettilling (Île de Baffin), sédiments lacustres, géochimie, paléolimnologie, paléoenvironnements, changements climatiques.

L'étude vise à faire une climatologie de l'ensoleillement au Québec. Pour ce faire, des données d'ensoleillement direct cumulées, dans le cadre du programme de surveillance du climat du ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP), ont été validées. Une mise à jour de la méthodologie fut élaborée pour une nouvelle climatologie de l'ensoleillement. Suite à la validation de la banque de données, différentes corrections ont été effectuées afin de pouvoir en faire une utilisation adéquate pour le projet. Une modélisation de la radiation, avec le modèle d'Angstrôm, fut réalisée. Cette modélisation à permit de cartographier, en autre, la radiation au Québec méridional. Une fois la radiation calculée, cette dernière fut vérifiée à l'aide de mesures directes de la radiation ce qui a donné un coefficient de corrélation supérieur à 98%. Les analyses des différentes cartes créées lors de cette étude permettent une distinction à plusieurs niveaux de la climatologie de l'ensoleillement. Les structures d'ensoleillement évoluent de façon différente durant l'année. Lors des périodes hivernales, une structure principalement parallèle à l'axe du fleuve St-Laurent prédomine. Tandis que pour les autres mois (mai à août), une structure de l'ensoleillement plutôt latitudinal prédomine. De plus, on remarque que durant la période hivernale, il y a une plus grande complexité dans les structures d'ensoleillement que dans la période estivale.

Au cours des dernières décennies, la région de l’Arctique s’est vue propulsée au cœur de nombreuses analyses et controverses scientifiques, médiatiques et politiques. Avec la fonte des glaces, de nouvelles perspectives économiques et maritimes voient le jour, principalement en matière de navigation et d’exploitation des ressources naturelles, amenant les États riverains, ainsi que de nombreux autres pays du globe, à en faire une priorité en matière de politique internationale. L’intérêt de la communauté internationale s’est concrétisé principalement à partir des années 1990 – notamment avec la création du Conseil de l’Arctique en 1996 dont font partie la Russie, le Canada, les États-Unis, l’Islande, la Norvège, ainsi que certains États européens tels que la Suède, la Finlande et le Danemark. Cependant, l’Union européenne n’a manifesté une position plus proactive qu’à partir de 2008. En quelques années, Bruxelles s’est énormément mobilisée pour s’informer davantage sur la région et on a vu croître de manière considérable le nombre de rencontres, de conférences, de partages des connaissances sur les sujets arctiques. La publication d’une première communication de la Commission européenne sur la région arctique officialisa cette position plus déterminée de l’Union envers les enjeux arctiques. Cette recherche vise à étudier l’évolution et l’élaboration d’une politique européenne arctique, ainsi que les raisons et intérêts qui sous-tendent celle-ci. Il sera également question de se pencher sur les principaux obstacles rencontrés par l’Union dans ce processus et analyser les relations qu’elle entretient avec les différents États arctiques. Enfin, une mise au point de la situation actuelle sera faite afin de comprendre les divers défis et opportunités qu’elle peut rencontrer dans ce nouveau rôle d’acteur arctique. / In recent decades, the Arctic has been the center of many scientific, media, politic studies and debates. With the ice melting, new economic and maritime perspectives emerge, mainly in the sector of navigation and exploitation of natural resources, bringing the arctic states and many other countries around the world to make it a priority in their external actions agenda. The interest of the international community has materialized mainly from the 1990s - including the creation of the Arctic Council in 1996, which includes Russia, Canada, the United States, Iceland, Norway but also some European countries such as Sweden, Finland and Denmark. However, the European Union has shown a more proactive position since 2008. In recent years, Brussels has mobilized a lot to learn about the area and the number of meetings and conferences on Arctic issues has increased considerably. Within the EU instances, this has resulted in a desire to focus the debate on regional governance toward the Arctic affairs and with pressure coming from the Parliament, manifested especially through various resolutions and a vote in favor of the creation of an Arctic Treaty. Pressure was also issued on the Council side, especially under the Finnish Presidency in 2006 and the Swedish one in 2009. Finally, the publication of the first Communication on a European Arctic policy from the Commission formalized this more determined position on Arctic issues. Furthermore, this research aims to study the evolution and the development of an European Arctic policy and the reasons and interests that underlie it. It will also analyse the main obstacles encountered by the EU in this process and evaluate its relationship with the various Arctic states. Finally, an update of the current situation will be made to understand the various opportunities and challenges it may encounter in this new role as an Arctic player.

Les activités anthropiques (agriculture, urbanisation) ont fortement influencé la dynamique des tourbières depuis le début du XXe siècle dans la région physiographique des basses-terres du Saint- Laurent. En Montérégie, la vaste tourbière de Saint-Georges-de-Clarenceville est caractérisée par la présence de différents types de peuplements forestiers, notamment des peuplements feuillus dominés par l’érable rouge qui côtoient des peuplements conifériens, certains comportant du pin blanc. Ce projet avait pour objectifs 1) de dresser un portrait des peuplements forestiers de la tourbière pour les 100 à 200 dernières années, 2) de retracer leur dynamique à plus long terme, soit sur quelques millénaires et 3) de déterminer si l’établissement et la dynamique de la végétation forestière est d’origine anthropique ou naturelle. L’hypothèse qui a été testée est que la tourbière était autrefois colonisée naturellement par des peuplements forestiers à dominance coniférienne « typiques » des tourbières comme le mélèze laricin et l'épinette noire. En raison de perturbations anthropiques in situ, telles que la coupe forestière et le creusement de canaux de drainage, ces espèces auraient été graduellement remplacées par des peuplements arborescents à dominance feuillue et par des conifères « moins fréquents » dans de tels écosystèmes comme le pin blanc. Dans le but de documenter les différents peuplements forestiers, un portrait de la végétation arborescente fut réalisé le long d’un transect d’une longueur de 1 km. Pour six peuplements, des analyses dendrochronologiques ont été effectuées afin de dater les périodes d’établissement des arbres. Des profils de sol ont été creusés au sein de deux de ces sites afin de récolter, d’identifier et de dater des bois enfouis dans la tourbe. Plusieurs souches furent aussi échantillonnées et identifiées. Les résultats suggèrent que la présence du mélèze laricin, de l’épinette noire, du thuya occidental et du pin blanc sur la tourbière est naturelle et très ancienne (quelques milliers d’années). L’analyse des bois enfouis et des souches indique que le pin blanc est présent depuis au moins 3000 ans. En contrepartie, le développement en grande abondance d’espèces feuillues comme l’érable rouge et le bouleau jaune est plus récent et concorde, entre autres, avec des coupes forestières ayant lieu depuis de la seconde moitié du XIXe siècle par les différents propriétaires des lots de la tourbière. Ces perturbations auraient ainsi changé la dynamique forestière naturelle coniférienne vers des peuplements de plus en plus dominés par des espèces feuillues. L’érable rouge est présentement l’espèce la plus abondante au sein de la régénération et devrait éventuellement devenir l’espèce dominante.

La Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Application (MERRA) est une réanalyse développée par le Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) à la National Aeronautics and Space Administration (NASA) aux États-Unis qui intègre des données observées et des données modélisées pour reproduire une base de données complète dans le temps et l'espace de plusieurs variables atmosphériques (température, vitesse et direction du vent, humidité, pressions, etc.) depuis 1979. Afin de reproduire une analyse intégrée du système terrestre, le GMAO effectue d'autres réanalyses en parallèle : une réanalyse des océans (MERRAOcean), une réanalyse de la surface solide de la Terre (MERRALand) et une réanalyse de la composition de l'atmosphère (MERRAero), cette dernière constituant le sujet central de cette thèse. La 1ère version de MERRAero intègre des données de la profondeur optique des aérosols (AOD) mesurée par MODIS-Terra et MODIS-Aqua, en orbite autour de la Terre depuis 2000 et 2002 respectivement, et les données d'un modèle de chimie atmosphérique qui simule la concentration de cinq espèces dominantes d'aérosols, soit les particules de sulfate, de carbone organique, de carbone noir, de poussière et de sel de mer. La réanalyse reproduit donc la concentration de ces cinq espèces d'aérosols partout sur la Terre, avec une résolution de 0,5º de latitude, 0,625º de longitude et 72 niveaux en altitude, à une fréquence horaire, en plus de leur contribution individuelle à l'AOD totale. Une reconstruction peut ensuite être appliquée pour obtenir la concentration totale des matières particulaires, un contaminant couramment pris en compte pour évaluer la qualité de l'air. MERRAero constitue une avancée importante dans l'étude de la composition atmosphérique à l'échelle globale. Elle met à la disposition de la communauté scientifique un outil novateur qui lui permet d'étudier une vaste gamme de problèmes liées à la pollution atmosphérique qu'aucun réseau de surveillance ne peut accomplir, particulièrement dans les régions dépourvues de toute surveillance fiable. MERRAero doit cependant traverser un processus d'évaluation rigoureux avant d'être jugée apte à accomplir ses fonctions. Certaines de ses capacités ont déjà été évaluées à certains endroits, notamment sa simulation de l'AOD au-dessus de certaines régions du monde et sa simulation de la concentration des oxydes de soufre aux États-Unis. L'objectif de cette thèse est de poursuivre les travaux d'évaluation avec une emphase sur la concentration des différentes espèces d'aérosols simulées à la surface par MERRAero dans plusieurs régions du monde. Une fois que l'évaluation ait été jugée favorable, MERRAero a ensuite été appliquée à une étude sur la pollution urbaine de l'air à l'échelle globale. La concentration de plusieurs espèces d'aérosols simulée par MERRAero à la surface depuis 2003 a été comparée à des données d'observations provenant de différents réseaux de surveillance autour du monde : le Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE) aux États-Unis, le European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) en Europe, celui du Ministère de la protection environnementale en Israël et celui de l'Administration de la protection environnementale à Taïwan. Plusieurs indicateurs statistiques ont été calculés, et des analyses spatiales et temporelles ont été effectuées pour évaluer l'exactitude de MERRAero, identifier ses lacunes importantes et formuler des recommandations pour améliorer ses versions subséquentes. L'évaluation aux É.-U. et en Europe en milieu rural a démontré que MERRAero reproduit bien la concentration des particules de sulfate et de carbone d'origine anthropique. La concentration des particules de carbone d'origine naturelle, provenant notamment des feux de forêt, a cependant été largement surestimée, causant ainsi un biais important en été. MERRAero a surestimé aussi la concentration des particules de sable de sources lointaines, telles que le Sahara et les déserts en l'Asie de l'Est qui affectent légèrement la composition des aérosols aux É.-U. L'évaluation a reproduit des résultats favorables en milieu urbain malgré la résolution de MERRAero qui ne capture pas toutes les sources d'aérosols, causant ainsi des fluctuations saisonnières non conformes aux observations. L'évaluation a reproduit des résultats très favorables en Israël. Sa proximité au Sahara et aux déserts du Moyen-Orient suggère que MERRAero simule très bien la concentration des particules de sable d'origine locale. À Taïwan, MERRAero a reproduit la concentration des aérosols généralement bien à l'exception des mois d'hiver, lorsque Taïwan est le plus affecté par l'advection de pollution d'origine chinoise. / Malgré les lacunes identifiées, dans l'ensemble, l'évaluation a reproduit des résultats jugés suffisamment favorables pour que MERRAero soit appliquée dans une multitude de problématiques, notamment à l'étude de la pollution urbaine de l'air à l'échelle globale. Cette analyse a démontré l'impact que les politiques environnementales et la récession économique des dernières années ont eu sur la pollution atmosphérique des villes d'Amérique du Nord, d'Europe et d'Asie de l'Est. Même l'air des villes chinoises, lesquelles sont aux prises avec de sérieux problèmes de pollution depuis plusieurs années, s'est amélioré grâce à une initiative du gouvernement à réduire les émissions de contaminants atmosphériques. Les villes de l'Inde et du Bangladesh sont les seules à avoir vu leur situation se détériorer, due à une forte urbanisation et industrialisation. La qualité de l'air des villes d'Amérique du Sud et d'Afrique subsaharienne s'est aussi améliorée par un ralentissement des activités de déforestation au cours des dix dernières années, particulièrement dans la forêt amazonienne.