La chaîne de l'Himalaya, longue de près de 2500 km, résulte de la collision des continents indien et asiatique qui a été initiée il y a 55 Ma. Depuis cette collision initiale, la morphologie des paysages au niveau de l'ensemble Himalaya/Tibet n'a pas cessé d'évoluer, façonnée par la tectonique et l'érosion. A son extrémité nord-ouest, la chaîne de l'Himalaya montre une mosaïque de reliefs contrastés. Des zo-nes aux reliefs vigoureux enchâssent des régions caractérisées par un relief faible mais à haute altitude. Le meilleur exemple en est sans doute le Plateau de Deosai. Situé à ~4000 m d'altitude moyenne sur les terrains de l'Arc Kohistan/Ladakh, il est entouré de massifs aux reliefs très incisés, tels que la chaîne du Karakorum au nord-est et le Massif du Nanga Parbat à l'ouest. Ces massifs regroupent à eux deux 6 des 14 sommets de plus de 8000 m au monde.<br />Cette étude présente une analyse couplée morphologique et thermochronologi-que de l'Himalaya du nord-ouest, appuyée sur deux campagnes de terrain sur et autour du Plateau de Deosai. Cette approche pluridisciplinaire nous à permis : (1) de préciser les caractéristiques morphologiques de l'Himalaya du nord-ouest et (2) d'éclairer l'histoire de la formation et de l'exhumation des régions de faible relief à haute altitude jusqu'alors peu étudiées dans ce contexte. <br />Les analyses morphologiques, à l'échelle du nord-ouest Himalaya, montrent que plusieurs zones de faible relief à haute altitude existent à l'ouest de la Faille du Ka-rakorum, de part et d'autre de la suture Indus-Tsangpo. Les travaux de thermo-chronologie permettent de proposer les premiers âges thermochronologiques de basse température (AFT, et (U-Th)/He sur apatite et zircon) de cette partie de l'Arc Kohistan/Ladakh. Ils suggèrent, grâce à la modélisation d'histoires thermiques et leur comparaison avec les données de la littérature, que les surfaces de faible relief à haute altitude se sont formées depuis 30 à 40 millions d'années. Ces dernières ont, depuis ce stade, évolué lentement, à la faveur de vitesse d'exhumation faible (~200 m.Ma-1), au contraire des massifs incisés dont l'exhumation est rapide (plu-sieurs km.Ma-1 pour le Nanga Parbat depuis ~10 Ma). L'étude morphologique des profils des rivières drainant le Plateau de Deosai et la modélisation thermo-cinématique de l'évolution de sa bordure nord, nous permettent de montrer que l'érosion est localisée dans les grandes vallées et peu efficace à l'intérieur du pla-teau. L'histoire d'exhumation et les caractéristiques morphologiques des régions de faible relief à haute altitude très proches de celles de l'ouest Tibétain, suggèrent qu'à l'Éocène ils ne formaient qu'un seul ensemble. Les régions de faible relief à l'ouest de la Faille du Karakorum ont petit à petit été individualisées à la faveur d'une érosion localisée dans les grandes vallées et dirigée par les grands accidents tectoniques.

The India-Eurasia continental collision zone provides a spectacular example of active mountain building and climatic forcing. In order to quantify the critically important process of mass removal, I analyzed spatial and temporal precipitation patterns of the oscillating monsoon system and their geomorphic imprints. I processed passive microwave satellite data to derive high-resolution rainfall estimates for the last decade and identified an abnormal monsoon year in 2002. During this year, precipitation migrated far into the Sutlej Valley in the northwestern part of the Himalaya and reached regions behind orographic barriers that are normally arid. There, sediment flux, mean basin denudation rates, and channel-forming processes such as erosion by debris-flows increased significantly. Similarly, during the late Pleistocene and early Holocene, solar forcing increased the strength of the Indian summer monsoon for several millennia and presumably lead to analogous precipitation distribution as were observed during 2002. However, the persistent humid conditions in the steep, high-elevation parts of the Sutlej River resulted in deep-seated landsliding. Landslides were exceptionally large, mainly due to two processes that I infer for this time: At the onset of the intensified monsoon at 9.7 ka BP heavy rainfall and high river discharge removed material stored along the river, and lowered the baselevel. Second, enhanced discharge, sediment flux, and increased pore-water pressures along the hillslopes eventually lead to exceptionally large landslides that have not been observed in other periods. The excess sediments that were removed from the upstream parts of the Sutlej Valley were rapidly deposited in the low-gradient sectors of the lower Sutlej River. Timing of downcutting correlates with centennial-long weaker monsoon periods that were characterized by lower rainfall. I explain this relationship by taking sediment flux and rainfall dynamics into account: High sediment flux derived from the upstream parts of the Sutlej River during strong monsoon phases prevents fluvial incision due to oversaturation the fluvial sediment-transport capacity. In contrast, weaker monsoons result in a lower sediment flux that allows incision in the low-elevation parts of the Sutlej River. / Die Indisch-Eurasische Kontinentalkollision ist ein beeindruckendes Beispiel für weitreichenden, tektonisch kontrollierten klimatischen Einfluss. Um den Einfluss von klimatisch bedingter Erosion auf die Orogenese zu testen, habe ich erosive Oberflächenprozesse, Monsunvariationen und fluviatilen Massentransfer auf verschiedenen Zeitscheiben analysiert. Um genaue Niederschläge auf einem grossen Raum zu quantifizieren, habe ich durch Wettersatelliten aufgezeichnete passive Mikrowellendaten für die letzten zehn Jahre untersucht. Erstaunlicherweise variiert der Niederschlag nur wenig von Jahr zu Jahr und ein Großteil des Regens wird durch orographische Effekte gesteuert. Im Jahre 2002 allerdings, habe ich ein abnormal starkes Monsunjahr feststellen können. Zu dieser Zeit ist der Monsunniederschlag weiter in das Gebirge vorgedrungen und hat viele Massenbewegungen wie z.B. Schuttströme und Muren ausgelöst. Dabei verdoppelten sich die Erosionsraten im Einzugsgebiet. Ich zeige anhand von Satellitenbildern, aufgenommen vor und nach dem Monsun, dass sich hierbei vor allen Dingen kleine, neue Flußläufe entwickeln. In höher gelegenen, normalerweise trockenen Gebieten findet man auch Überreste von enormen Bergstürzen und dahinter aufgestauten Seen. Datierungen dieser geomorphologischen Phänomene zeigen, dass sie nur in zwei Phasen während der letzten 30.000 Jahre auftreten: Im späten Pleistozän vor rund 27.000 Jahren und im frühen Holozän vor 8000 Jahre. Diese Zeiten sind durch einen starken Monsun, der durch die Insolation kontrolliert wird, gekennzeichnet. Analog zur Niederschlagsverteilung im Jahre 2002 ist der Monsun aber nicht nur für ein Jahr, sondern mehrere hundert oder tausend Jahre lang kontinuierlich in die heute ariden Gebiete vorgedrungen. Der erhöhte Porenwasserdruck und die erstarkten Flüsse lösten dann durch laterale Unterschneidung große Bergstürze aus, die zu keiner anderen Zeit beobachtet wurden. Die temporären Becken in den Hochlagen, die durch Bergstürze entstanden sind, entstehen in Feuchtphasen und werden in schwächeren Monsunphasen von Flüssen abgetragen und verdeutlicht die komplexe Beziehung zwischen Klima und Massentransfer verdeutlicht. <br><br> ---- <br><br>Anmerkung:<br> Der Autor wurde 2005 mit dem 7. Publikationspreis des Leibniz-Kollegs Potsdam für Nachwuchswissenschaftler/innen in Naturwissenschaften ausgezeichnet.

The evolution of most orogens typically records cogenetic shortening and extension. Pervasive normal faulting in an orogen, however, has been related to late syn- and post-collisional stages of mountain building with shortening focused along the peripheral sectors of the orogen. While extensional processes constitute an integral part of orogenic evolution, the spatiotemporal characteristics and the kinematic linkage of structures related to shortening and extension in the core regions of the orogen are often not well known. Related to the India-Eurasia collision, the Himalaya forms the southern margin of the Tibetan Plateau and constitutes the most prominent Cenozoic type example of a collisional orogen. While thrusting is presently observed along the foothills of the orogen, several generations of extensional structures have been detected in the internal, high-elevation regions, both oriented either parallel or perpendicular to the strike of the orogen. In the NW Indian Himalaya, earthquake focal mechanisms, seismites and ubiquitous normal faulting in Quaternary deposits, and regional GPS measurements reveal ongoing E-W extension. In contrast to other extensional structures observed in the Himalaya, this extension direction is neither parallel nor perpendicular to the NE-SW regional shortening direction. In this study, I took advantage of this obliquity between the trend of the orogen and structures related to E-W oriented extension in order to address the question of the driving forces of different extension directions. Thus, extension might be triggered triggered by processes within the Tibetan Plateau or originates from the curvature of the Himalayan orogen. In order to elaborate on this topic, I present new fault-kinematic data based on systematic measurements of approximately 2000 outcrop-scale brittle fault planes with displacements of up to several centimeters that cover a large area of the NW Indian Himalaya. This new data set together with field observations relevant for relative chronology allows me to distinguish six different deformation styles. One of the main results are that the overall strain pattern derived from this data reflects the regionally important contractional deformation pattern very well, but also reveals significant extensional deformation. In total, I was able to identify six deformation styles, most of which are temporally and spatially linked and represent protracted shortening, but also significant extensional directions. For example, this is the first data set where a succession of both, arc-normal and E-W extension have been documented in the Himalaya. My observations also furnish the basis for a detailed overview of the younger extensional deformation history in the NW Indian Himalaya. Field and remote-sensing based geomorphic analyses, and geochronologic 40Ar/39Ar data on synkinematic muscovites along normal faults help elucidate widespread E-W extension in the NW Indian Himalaya which must have started at approximately 14-16 Ma, if not earlier. In addition, I documented and mapped fault scarps in Quaternary sedimentary deposits using satellite imagery and field inspection. Furthermore, I made field observations of regional normal faults, compiled structures from geological maps and put them in a regional context. Finally, I documented seismites in lake sediments close to the currently most active normal fault in the study area in order to extend the (paleo) seismic record of this particular fault. Taken together, this data sets document that E-W extension is the dominant active deformation style in the internal parts of the orogen. In addition, the combined field, geomorphic and remote-sensing data sets prove that E-W extension occurs in a much more larger region toward the south and west than the seismicity data have suggested. In conclusion, the data presented here reveal the importance of extension in a region, which is still dominated by ongoing collision and shortening. The regional fault distribution and cross-cutting relationships suggest that extension parallel and perpendicular to the strike of the orogen are an integral part of the southward propagation of the active thrust front and the associated lateral growth of the Himalayan arc. In the light of a wide range of models proposed for extension in the Himalaya and the Tibetan plateau, I propose that E-W extension in the NW Indian Himalaya is transferred from the Tibetan Plateau due the inability of the Karakorum fault (KF) to adequately accommodate ongoing E-W extension on the Tibetan Plateau. Furthermore, in line with other observations from Tibet, the onset of E-W normal faulting in the NW Himalaya may also reflect the attainment of high topography in this region, which generated crustal stresses conducive to spatially extensive extension. / Die Hauptaufgabe von MHC-kodierten Proteinen ist die Erkennung von körperfremden Molekülen sowie das Einleiten einer adäquaten Immunantwort, womit sie eine Schlüsselrolle im Immunsystem der Wirbeltiere einnehmen. Man nimmt an, dass ihre außergewöhnliche Vielfalt eine Antwort auf die sich ständig anpassenden Parasiten und Krankheitserreger ist, durch adaptive Selektion erhalten wird und dass die individuelle Allelausstattung einen Großteil der Parasitenbelastung erklärt, wofür bereits zahlreiche MHC-Studien Hinweise gefunden haben. Trotzdem ist unser Verständnis über die wirkenden Mechanismen teilweise noch lückenhaft. Ein stark vernachlässigter Aspekt hierbei sind z.B. eventuelle Unterschiede in der Genexpression der MHC-Allele und eine geringere Expression wäre gleichbedeutend mit einer geringeren Aktivierung des Immunsystems. Ich habe hierzu zwei frei lebende Kleinsäugerarten (Delomys sublineatus, Apodemus flavicollis) unter natürlichen Selektionsbedingungen untersucht. Dabei habe ich neben der genotypischen Diversität von MHC-Genen auch deren Expression, sowie die Genexpression immunregulativer Zytokine mit in Betracht gezogen und in Relation zur individuellen Belastung mit gastrointestinalen Helminthen Das gleichzeitige Auftreten von Verkürzung und Dehnung (Extension) ist ein charakteristisches Kennzeichen bei der Bildung von Kollisionsgebirgen. Eine bis heute gängige These beinhaltet ein weit verbreitetes Auftreten von bschiebungen jedoch erst in späteren Stadien der Gebirgsbildung, bzw. nach deren Abschluÿ. Verkürzung ist hingegen während der gesamten Gebirgsbildung zu beobachten. Auch wenn Extensionsprozesse einen wesentlichen Bestandteil der Gebirgsbildung darstellen, ist deren räumlichen und zeitlichen Abfolge sowie ihre kinematische Kopplung zu Verkürzungstrukturen nur wenig gesichert. Der Himalaja, durch die Kollision von Indien und Eurasien entstanden, bildet den südlichen Rand des tibetischen Hochplateaus und stellt ein typisches aktives Kollisionsgebilde dar. Während heutzutage an der Gebirgsfront Überschiebungen beobachtet werden, können mehrere Generationen an Extensionsstrukturen in den hochgelegenen Regionen des Himalajas dokumentiert werden, die sowohl parallel als auch senkrecht zur Gebirgsfront verlaufen. Im NW Indiens zeugen Erdbebendaten sowie regionale GPS-Daten von andauernder E-W-Extension. Im Gegensatz zu anderen im Himalaja beschriebenen Extensionsstrukturen ist diese Extensionsrichtung jedoch weder parallel noch senkrecht zur NE-SW orientierten regionalen Verkürzungsrichtung. In der vorliegenden Arbeit nutze ich diesen schiefen Winkel zwischen der Ausrichtung des Gebirges einerseits und den mit E-W-Extension assoziierten Strukturen andererseits, um mögliche Ursachen für verschiedene Extensionsarten differenzieren zu können. So könnte Extension entweder durch Prozesse innerhalb des tibetischen Hochplateaus gesteuert werden, oder durch die Krümmung des Himalajas, der bogenförmig verläuft. Um dies zu untersuchen, verwende ich einen neuen störungskinematischen Datensatz aus systematischen Messungen von ca. 2000 spröden Störungsflächen im Aufschlussmaßstab über den gesamten Bereich des Himalajas in NW Indien. Zusammen mit Geländebeobachtungen, aus denen eine relative Altersabfolge abgeleitet werden konnte, ermöglicht mir dieser Datensatz zwischen sechs einzelnen Deformationsarten zu differenzieren. Die meisten dieser Deformationsarten sind zeitlich und räumlich verbunden und zeigen fortschreitende Verkürzung an, gleichzeitig werden auch signifikante Extensionsrichtungen dokumentiert. Unter anderem kann ich hier zum ersten Mal eine separierte Abfolge von Extension parallel zum Himalaja-Bogen bzw. E-W-Extension dokumentieren. Ein weiteres Ziel dieser Studie ist es, einen detaillierten Überblick über die E-W-Extension im NW indischen Himalaja zu erhalten. Basierend auf Kartierung von jungen Bruchstufen sowie geomorphologische Auswertungen, 40Ar/39Ar-daten von synkinematisch gewachsenen Muskoviten auf Abschiebungen, sowie einer Kompilierung von eigene Geländebeobachtungen gröÿerer Abschiebungen mit schon publizierten Strukturen, konnte ich die räumliche Ausdehnung der E-W-Extension sowie deren zeitliche Einordnung als jüngstes Deformationsereignis belegen. Schlussendlich konnte ich anhand von Deformation in Seeablagerungen in der Nähe der momentan aktivsten Abschiebung im Untersuchungsgebiet den Nachweis an paläoseismologischen Ereignissen entlang dieser Störung ausweiten. Mit diesem Datensatz kann ich nachweisen, dass E-W-Extension in einem wesentlich ausgedehnteren Gebiet nach Süden und Westen hin auftritt, als bisher vorhandene Daten dies vermuten lassen, und dass E-W-Extension vor 14-16 Ma begann, wenn nicht sogar noch früher. Zusammenfassend bezeugen die hier präsentierten Daten die Relevanz von Extension in einer von Verkürzung geprägten Region. Die räumliche Verteilung von Störungen sowie Überschneidungskriterien lassen vermuten, dass Extension sowohl parallel wie auch senkrecht zum Himalaja-Bogen ein essentieller Teil des südwärts gerichteten Wanderns der aktiven Überschiebungsfront und des damit assoziierten lateralen Wachstums des Gebirges ist. Nach Abwägung der groÿen Bandbreite an Modellen für Extension im Himalaja und im tibetischen Hochplateau, bin ich der Meinung, dass E-W-Extension im NW indischen Himalaja ihren Ursprung im tibetischen Hochplateau hat. Grund dafür ist, dass die Bewegung entlang der Karakorum-Störung nicht ausreichend ist, um die fortdauernde E-W-Extension im tibetischen Hochplateau zu kompensieren. In Übereinstimmung mit anderen Beobachtungen in Tibet ist es auÿerdem möglich, dass das Einsetzen von E-W-Extension im NW Himalaja ebenfalls Erreichen der hohen Topographie in dieser Gegend widerspiegelt, durch die krustale Prozesse in Gang gesetzt werden, die wiederum zu räumlich ausgedehnten Extensionsprozessen führen können.. Anhand von Leber und Milzproben beider Arten habe ich die Methode der ‚real-time PCR‘ zur relativen Quantifizierung von mRNA im Labor etabliert. Bereits für die Labormaus etablierte PCR-Primersysteme wurden an beiden Arten getestet und so konnten stabile Referenzgene gefunden werden, die Grundvoraussetzung für zuverlässige Genexpressionsmessungen. Für D. sublineatus konnte gezeigt werden, dass Helminthenbefall eine typische Th2 Immunantwort induziert, und dass der Zytokin Il4 Gehalt mit Befallsintensität strongyler Nematoden zunimmt. Es wurde für D. sublineatus kein signifikanter Zusammenhang zwischen MHC Expression oder anderen Zytokinen mit Helminthenbefall gefunden. In A. flavicollis wurde ein negativer Zusammenhang zwischen haptischer MHC-Expression und dem parasitären Nematoden Heligmosomoides polygyrus festgestellt, was auf eine Immunvermeidungsstrategie des Nematoden hindeutet. Ich fand typische positive und negative Assoziationen zwischen MHC-Allelen und anderen Helminthenarten, sowie Zeichen eines positiven Selektionsdruckes auf den MHC-Sequenzen, was sich durch eine erhöhte Rate aminosäureverändernder Mutationen zeigte. Diese nicht-synonymen Veränderungen waren auf Positionen innerhalb des zweiten Exons des DRB-Genes beschränkt, wohingegen die untersuchten Bereiche des ersten und dritten Exons stark konserviert vorlagen. Diese variablen Positionen kodieren Schlüsselstellen im Bereich der Antigenbindungsstelle im MHC Molekül. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass Genexpressionsstudien auch an Wildtieren durchgeführt und verlässliche Daten erzeugt werden können. Zusätzlich zur strukturellen Vielfalt sollten zukünftig auch mögliche Genexpressionsunterschiede bei MHC-Studien berücksichtigt werden, um ein kompletteres Bild der koevolutiven Wirt-Parasiten-Beziehungen zeichnen zu können. Dies ist vor allem dann von evolutiver Bedeutung, wenn die Parasiten in der Lage sind die MHC Expression aktiv zu beeinflussen. Die Studien konnten nicht die exakte Bedeutung von MHC-Genexpression in der antagonistischen Koevolution definieren, aber sie konnten zeigen dass diese Bedeutung stark von den jeweils beteiligten Partnern abzuhängen vermag.

Thesis (Ph.D.)--George Mason University, 2008. / Vita: p. 167. Thesis director: Menas Kafatos. Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Earth Systems an GeoInformation Sciences. Title from PDF t.p. (viewed Jan. 11, 2009). Includes bibliographical references (p. 156-166). Also issued in print.

Dans cette thèse je travaille sur la relation entre la pluviosité et l’érosion fluviatile en utilisant une approche probabiliste. Je développe une méthodologie indépendante de la moyenne pour caractériser la variabilité de la pluviosité journalière.L’indépendance vis-à-vis de la moyenne permet une comparaison simpleetobjectivedelavariabilitédelapluviosité sous différents régimes climatiques. Elle semontre également utile pour intégrer le concept de variabilité de la pluviosité dans lathéorie que je développe ensuite. J’applique cette approche à la chaine de montagnesHimalayenne en utilisant des données de pluviosité de hautes résolutions spatiale ettemporelle et trouve qu’il existe des variations significatives de la variabilité de la pluviositédans l’Himalaya. En prenant en compte la variabilité de la pluviosité en plusde la pluviosité moyenne, je trouve un lien entre pluviosité et érosion qui, d’un pointde vue géomorphologique, diffère, de façon significative, de celui déduit de la seulepluviosité moyenne.Ensuite, je développe une théorie d’érosion fluviatile du type ’puissance de flux‘ quicomprend une paramétrisation réaliste de la pluviosité et de l’hydrologie. Ceci estréalisé en intégrant un modèle hydrologique stochastique-mécaniste bien établi dansune formulation stochastique de la puissance de flux comprenant un seuil. La théoriehydrologique conduit à des expressions mathématiques pour la distribution et la variabilitédu débit journalier en fonction des conditions climatiques qui sont valablespour la majorité des régimes de débit observés à la surface de la Terre. Les nouveauxparamètres qui en découlent ont une signification bien ancrée dans des théories climatiqueet hydrologique établies et se mesurent facilement. Cette approche nous permetde prédire comment le taux d’érosion fluviatile répond à des changements du forçageclimatique. Je trouve ainsi que les processus hydrologiques peuvent avoir une influencesignificative sur l’efficacité érosive d’un forçage climatique donné. Cette approchepeut également être utilisée comme fondement de nouveaux modèles d’évolution desreliefs qui prennent en compte des conditions aux limites climatique et hydrologique.Une des principales conséquences d’intégrer l’hydrologie dans le modèle de puissancede flux est de révéler le double effet de la moyenne et de la variabilité du forçage climatiquesur la réponse écohydrologique. Une corrélation négative existe entre la moyenneet la variabilité qui restreint grandement les réponses possibles d’un bassin versant àdes changements climatiques. L’approche théorique que j’ai développée décrit égalementles relations qui relient la variabilité journalière à plusieurs paramètres écohydroclimatiques.Je trouve ainsi que l’index d’aridité, le temps de réponse du bassin versant,et l’épaisseur effective de sol sont les contrôles les plus importants sur la variabilité dudébit. Ceci a d’importantes conséquences pour le rôle que jouent l’hydrologie et lavégétation sur l’évolution des reliefs.Finalement, je démontre que l’influence de la variabilité journalière du forçage climatiquesur le taux d’érosion des rivières est principalement déterminée par l’existence et la valeur de seuils d’érosion. Je démontre que, quelques soient les détails du processus d’érosion considéré, c’est le rapport entre la valeur du seuil et la valeur moyenne du forçage climatique qui détermine si la variabilité compte ou pas, et dans quel sens.Parmi de nombreuses autres applications, ces découvertes contribuent à l’élaborationd’un nouveau cadre permettant de comprendre et prédire la réponse de la surface dela Terre à des changements de la moyenne et de la variabilité de la pluviosité et du débit des rivières. La généralité de ces découvertes a d’importantes implications pour le reste des travaux présentés dans la thèse, ainsi que pour les travaux antécédents sur le rôle de la variabilité de la pluviosité et du débit sur l’efficacité érosive des rivières. / In this thesis, we address the problem of how climate drives landscape evolution. Specifically, we work on the relationship between rainfall and fluvial erosion using a probabilistic approach. First we develop a mean-independent methodology to characterize the variability of daily rainfall. The mean-independent nature allows for simple, objective comparison of rainfall variability in climatically different regions. It also proves useful for integrating the concept of rainfall variability into theory. We apply this method over the Himalayan orogen using high spatial and temporal resolution rainfall data sets and find significant variations in rainfall variability over the Himalayan orogen. By taking into account variability of rainfall in addition to mean rainfall rate, we find a pattern of rainfall that, from a geomorphological perspective, is significantly different from mean rainfall rate alone. Next we develop of theory of stream power fluvial erosion that allows for realistically parameterized rainfall and hydrology. This is accomplished by integrating an established stochastic-mechanistic model of hydrology into a threshold-stochastic formulation of stream power. The hydrological theory provides equations for the daily streamflow distribution and variability as a function of climatic boundary conditions that are applicable across most of the observed range of streamflow regimes on Earth. The new parameters introduced are rooted firmly in established climatic and hydrological theory and are easily measured. This framework allows us to predict how fluvial erosion rates respond to changes in realistic rainfall forcing. We find that hydrological processes can have a significant influence on how erosive a particular climatic forcing will be. This framework can be used as a foundation for landscape evolution models that have realistic climatic and hydrological boundary conditions. One of the main strengths of integrating hydrology into the stream power model is to reveal the dependence of both streamflow mean and variability on the climatic forcing and ecohydrological response. This negative correlation of the mean and variability vastly restricts the likely responses of a river basin to changing climate. Our theoretical framework also describes the scaling daily variability with several other ecohydroclimatic parameters. We find that the aridity index, the basin response time, and the effective soil depth are the most important controls on discharge variability. This has important implications for the role of hydrology and vegetation in landscape evolution. Finally, we demonstrate that the way the Earth's surface responds to short-term climatic forcing variability is primarily determined by the existence and magnitude of erosional thresholds. We show that, irrespective of the nature of the erosional process, it is the ratio between the threshold magnitude and the mean magnitude of climatic forcing that determines whether variability matters or not and in which way. Among many other implications, our findings help provide a general framework to understand and predict the response of the Earth's surface to changes in mean and variability of rainfall and river discharge. The generality of this finding has important implications for the other work in this thesis, as well as previous work on role of rainfall and discharge variability on fluvial erosion.

abstract: The tectonic significance of the physiographic transition from the low-relief Tibetan plateau to the high peaks, rugged topography and deep gorges of the Himalaya is the source of much controversy. Some workers have suggested the transition may be structurally controlled (e.g. Hodges et al., 2001), and indeed, the sharp change in geomorphic character across the transition strongly suggests differential uplift between the Himalayan realm and the southernmost Tibetan Plateau. Most Himalayan researchers credit the South Tibetan fault system (STFS), a family of predominantly east-west trending, low-angle normal faults with a known trace of over 2,000 km along the Himalayan crest (e.g. Burchfiel et al., 1992), with defining the southern margin of the Tibetan Plateau in the Early Miocene. Inasmuch as most mapped strands of the STFS have not been active since the Middle Miocene (e.g., Searle & Godin, 2003), modern-day control of the physiographic transition by this fault system seems unlikely. However, several workers have documented Quaternary slip on east-west striking, N-directed extensional faults, of a similar structural nature but typically at a different tectonostratigraphic level than the principal STFS strand, in several locations across the range (Nakata, 1989; Wu et al., 1998; Hurtado et al., 2001). In order to explore the nature of the physiographic transition and determine its relationship to potential Quaternary faulting, I examined three field sites: the Kali Gandaki valley in central Nepal (~28&#730;39'54"N; 83&#730;35'06"E), the Nyalam region of south-central Tibet (28°03'23.3"N, 86°03'54.08"E), and the Ama Drime Range in southernmost Tibet (87º15'-87º50'E; 27º45'-28º30'N). Research in each of these areas yielded evidence of young faulting on structures with normal-sense displacement in various forms: the structural truncation of lithostratigraphic units, distinctive fault scarps, or abrupt changes in bedrock cooling age patterns. These structures are accompanied by geomorphic changes implying structural control, particularly sharp knickpoints in rivers that drain from the Tibetan Plateau, across the range crest, and down through the southern flank of the Himalaya. Collectively, my structural, geomorphic, and thermochronometric studies confirm the existence of extensional structures near the physiographic transition that have been active more recently than 1.5 Ma in central Nepal, and over the last 3.5 Ma in south-central Tibet. The structural history of the Ama Drime Range is complex and new thermochronologic data suggest multiple phases of E-W extension from the Middle Miocene to the Holocene. Mapping in the accessible portions of the range did not yield evidence for young N-S extension, although my observations do not preclude such deformation on structures south of the study area. In contrast, the two other study areas yielded direct evidence that Quaternary faulting may be controlling the position and nature of the physiographic transition across the central Tibetan Plateau-Himalaya orogenic system. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Geological Sciences 2012

In this thesis, I have first reviewed biodiversity status and its conservation in Nepal, which indicates the need of linking the gaps between research and conservation of rare and endangered flora and fauna. Using three mountain ungulates as model species (barking deer - Muntiacus muntjak, Himalayan goral - Naemorhedus goral and Himalayan serow - Capricornis thar), I have investigated effects of human disturbances on wildlife distribution in the human-dominated landscapes of western Nepal, spanning from the subtropical Bardia National Park to the mountainous Shey Phoksundo National Park. I have developed habitat suitability maps for these three ungulate species and recommended a conservation priority area for their conservation. A special emphasis was placed on the study of the distribution of Himalayan serow using different factors related to habitat fragmentation, hunting and patch characteristics and connectivity of forest in midhills landscape of Nepal. Finally, wildlife hunting pattern in the region was investigated in order to explore wildlife conservation issues from the social perspective.

The Himalayan region is experiencing population growth and a process of rapid urbanization. At the same time the existing government structure is struggling to provide basic services to the burgeoning urban population and does not have the financial or human resources to address urban risk. This dissertation explores how this problem can be addressed by urban risk governance rather than ‘all-of-society’ engagement. The rapidly urbanizing town of Almora in the Uttarakhand Himalayas is selected as a case study. Primary sources of data are government documents pertaining to land-use planning and building regulation, 150 household surveys as well as 24 key informant interviews. The dissertation identifies gaps in the existing government framework of land use and building regulation while arguing for the adoption of the concept of urban risk governance. However, various challenges to achieving a working model are revealed when risk governance is contextualized in the case of Almora. These are related to the local level developmental process, formal and informal actors as well as local risk knowledge. Such challenges must be resolved in order to successfully implement urban risk governance.

Thesis. 1976. Ph.D.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Earth and Planetary Sciences. / Microfiche copy available in Archives and Lindgren. / Vita. / Bibliography: leaves 385-402. / Ph.D.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第23429号 / 工博第4884号 / 新制||工||1763(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科社会基盤工学専攻 / (主査)教授 田中 茂信, 准教授 田中 賢治, 准教授 佐山 敬洋 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM