En introduction, le chapitre 1 se penche sur la compréhension des propriétés du charbon produit lors des incendies de forêt, propriétés qui affectent le fonctionnement des écosystèmes boréaux, en tenant compte des variations de la sévérité et de l'intensite des feux. Le deuxième chapitre de ce mémoire prend la forme d'un article scientifique, soumis à la revue scientifique Soil Biology and Biochemistry. L'expérience cible l'effet de la température de production du charbon de bois sur le cycle du carbone (C) et de l'azote (N) dans un sol forestier. Un sol forestier à done été amendé avec des charbons de bois d'épinette noire créés en laboratoire à cinq températures différentes. (450, 550, 650, 750 et 850°C). Nous avons aussi testé l'effet de ces charbons sur le cycle du C et N en présence de tanins extraits d'une litière de Kalmia angustifolia L., un arbuste éricacée reconnu pour ralentir la décomposition et la minéralisation de l'azote du sol. De la même façon, no us avons testé l'effet de nos charbons sur le cycle du C et N après l'ajout d'albumine de sérum bovin, une protéine facilement minéralisée. Nous avons également testé l'effet produit en mélangeant le sol, le charbon, les tanins et l'albumine de sérum bovin afin de simuler le scarifiage, un traitement post récolte utilisé en foresterie pour incorporer la matière organique dans les horizons minéraux et pour contrôler les plantes compétitrices à l'épinette noire. Ces traitements furent assignés à des microcosmes que nous avons incubes pendant huit semaines, en mesurant périodiquement la respiration basale. Au terme de l'incubation, nous avons mesuré l'azote minéral et la biomasse microbienne. Des analyses élémentaires et physiques ont démontré qu'une élévation de la température de production du charbon augmentait significativement le % de C et une diminution du % de O et H. Nous avons aussi démontré que les charbons produits aux températures de 750 et 850°C avaient une surface spécifique et un volume total de micropores significativement plus éléves que les charbons produits à des températures inférieures. Ces deux propriétés pourraient être liées à l'adsorption de molécules dissoutes dans le sol. Nos résultats démontrént que la respiration basale du sol à diminué avec: l'ajout du charbon, l'augmentation de la température de production du charbon et l'ajout de tanins du Kalmia. La biomasse microbienne à aussi diminué avec l'ajout de charbon. Par ailleurs, la respiration basale du sol augmenté avec l'ajout d' albumine de sérum bovin et le brassage du charbon dans le sol. L'augmentation de la température de production du charbon à augmenté la concentration de NH 4+ du sollorsque les matériaux étaient mélangés, mais le contraire à été constaté lorsque le charbon était laissé à la surface du sol. Le troisième chapitre de ce mémoire décrit une étude similaire réalisée avec des charbons issus de feux naturels. Le charbon a été récolté au courant de l'été 2010 sur trente stations brûlées entre les années 2005 et 2007. Lors de la récolte, nous avons estimé la sévérité du feu a posteriori des trente stations en nous servant d'une dizaine d'indices liés aux dommages à la végétation et au sol. Comme dans l'étude précédente, nous avons incubé le charbon avec un sol forestier et mesuré la respiration basale, la biomasse microbienne, la concentration de NH 4+ et la concentration de NO3- . Le dispositif expérimental comprends aussi le traitement «mélange» afin de testér l'interaction entre la sévérité d'un feu et le brassage du charbon dans le sol. Nous avons détécte une réduction de la respiration basale et une légère augmentation des concentrations de NH 4+ en fonction de l'augmentation de l'indice de sévérité mesurée sur la station. En conclusion, le chapitre 4 souligne la difficulté d'expliquer le taux de carbonisation du matériel échantillonné, mais nous amène à supposer l'existence de résidus de carbonisation plus ou moins labiles pouvant à court terme réduire la minéralisation du carbone et augmentér la disponibilité de NH 4+ . Ces constatations pourront contribuer à une meilleure compréhension des facteurs qui régissent la minéralisation de l'azote et du carbone en forêt boréale, dans le contexte des bouleversements climatiques appréhendés. [symboles non conformes]

Les incendies de forêt sont l'un des phénomènes les plus complexes auxquels sont confrontées nos sociétés. Le Liban, faisant partie du Moyen-Orient, est en train de perdre dramatiquement ses forêts vertes principalement en raison de graves incendies. Cette thèse étudie le phénomène des incendies de forêt. Elle propose des nouveaux modèles et méthodologies pour remédier à la crise des incendies de forêts, en particulier au Liban et en Méditerranée. Elle est divisée en deux parties principales: nouvelles approches de la prévision des incendies de forêt et développement d'un nouveau modèle de diffusion du feu plus fidèle du cas réel. La première partie est subdivisée en 3 chapitres. Le premier chapitre présente une étude analytique des modèles métrologiques les plus utilisés qui permettent de prédire les incendies de forêt. Dans le deuxième chapitre, nous appliquons cinq méthodes de techniques d’exploration de données: Réseaux de neurones, arbre de décision, floue logique, analyse discriminante linéaire et méthode SVM. Nous cherchons à trouver la technique la plus précise pour la prévision des incendies de forêt. Dans le troisième chapitre, nous utilisons différentes techniques d'analyse de données corrélatives (Régression, Pearson, Spearman et Kendall-tau) pour évaluer la corrélation entre l'occurrence d'incendie et les données météorologiques (température, point de rosée, température du sol, humidité, précipitation et vitesse du vent). Cela permet de trouver les paramètres les plus influents qui influencent l'occurrence de l’incendie, ce qui nous amène à développer un nouveau Indice Libanais de Risques d'Incendie (IL). L'indice proposé est ensuite validé à partir des données météorologiques pour les années 2015-2016. La deuxième partie est subdivisée en 3 chapitres. Le premier chapitre passe en revue les caractéristiques du comportement de feu et sa morphologie; il se concentre sur la validité des modèles mathématique et informatique de comportement de feu. Le deuxième chapitre montre l'importance des automates cellulaires, en expliquant les principaux types et examine certaines applications dans différents domaines. Dans le troisième chapitre, nous utilisons des automates cellulaires pour élaborer un nouveau modèle de comportement pour prédire la propagation de l’incendie, sur des bases elliptiques, dans des paysages homogènes et hétérogènes. La méthodologie proposée intègre les paramètres de la vitesse du vent, du carburant et de la topographie. Notre modèle développé est ensuite utilisé pour simuler les incendies de forêt qui ont balayé la forêt du village d'Aandqet, au nord du Liban. Les résultats de simulation obtenus sont comparés avec les résultats rapportés de l'incident réel et avec des simulations qu'on a iv effectuées sur le modèle de Karafyllidis et le modèle de Karafyllidis modifié par Gazmeh. Ces comparaisons ont prouvé l'ambiguë du modèle proposé. Dans cette thèse, la crise des feux de forêt a été étudiée et de nouveaux modèles ont été développés dans les deux phases: pré-feu et post-feu. Ces modèles peuvent être utilisés comme outils préventifs efficaces dans la gestion des incendies de forêt . / Wildland fires are one of the most complex phenomena facing our societies. Lebanon, a part of Middle East, is losing its green forests dramatically mainly due to severe fires. This dissertation studies the phenomenon of forest fires. It proposes new models and methodologies to tackle the crisis of forest fires particularly in Lebanon and Mediterranean. It is divided into two main parts: New Approaches in Forest Fire Prediction and Forest Fire modeling. The first part is sub-divided into 3 chapters. First chapter presents an analytical study of the most widely used metrological models that can predict forest fires. In the second chapter we apply five data mining techniques methods: Neural Networks, Decision Tree, Fuzzy Logic, Linear Discriminate Analysis and Support Vector Machine. We aim to find the most accurate technique in forecasting forest fires. In the third chapter, we use different correlative data analysis techniques (Regression, Pearson, Spearman and Kendall-tau) to evaluate the correlation between fire occurrence and meteorological data (Temperature, Dew point, Soil temperature, Humidity, Precipitation and Wind speed). This allows to find the most influential parameters that affect the occurrence of fire, which lead us to develop a new Lebanese fire danger Index (LI). The proposed index is then validated using meteorological data for the years 2015-2016. The second part is sub-divided into 3 chapters. The first chapter reviews the fire behavior characteristics and its morphology; and focuses on the validity of mathematical and computer fire behavior models. The second chapter manifests the importance of cellular automata, explains the main types of cellular automata and reviews some applications in various domains. In the third chapter, we use cellular automata to develop a new behavior model for predicting the spread of fire, on elliptical basis, in both homogeneous and heterogeneous landscapes .The proposed methodology incorporates the parameters of wind speed, fuel and topography. The developed model is then used to simulate the wildfire that swept through the forest of Aandqet village, North Lebanon. Obtained simulation results are compared with reported results of the real incident and with simulations done on Karafyllidis model and Gazmeh-Modified Karafyllidis model. These comparisons have proven the outperformance of the proposed model. In this dissertation, the crisis of forest fires has been studied and new models have been developed in both phases: pre-fire and post-fire. These models can be used as efficient preventive tools in forest fire management.