La croissance en début de cycle des grandes cultures est principalement influencée par la température et la teneur en eau du sol. Nous avons développé un modèle capable de prédire ces variables grâce à l’utilisation de données climatiques largement disponibles. Des analyses de la sensibilité du modèle nous ont permis d’identifier les composants qui contribuent à son incertitude. Après calibration, une erreur moyenne relative de moins de 10 % est constatée pour la température et la teneur en eau à 30 cm de profondeur.Dans des conditions de semis standard en Suisse, l’émergence du maïs a été mieux prédite en utilisant notre température de sol simulée plutôt que la température de l’air, plus couramment utilisée. Ce travail est une application d’un modèle biophysique complexe à un problème agronomique. Les résultats participeront à l’optimisation de l’effort de sélection des variétés tolérantes au froid. Deux pistes de recherche peuvent être considérées pour des futurs travaux: une meilleure modélisation de l’évaporation et une décomposition de l’émergence. / The beginning of crop growth is influenced by soil temperature and water content near the surface. We have developed a model that predicts the local temperature and water content surrounding the seed using easily available meteorological data. Our global sensitivity analysis helped us identify the components of the model with the largest contribution to the output uncertainty. After calibration, the model showed less than 10 % relative error for temperature and water content at 30 cm. In standard sowing conditions in north-western Switzerland, the emergence was better predicted when using our simulated seed bed temperature than air temperature, the classical proxy variable. Combining the emergence model with soil temperature simulation, an accurate prediction of emergence was achieved. This work is an example of applying complex biophysics model for understanding an agronomic problem. The results of this work will participate in optimising breeding efforts for cold-tolerant crop varieties. Future investigations should consider a finer modelling of processes for evaporation and emergence.

Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet MAISEO qui associe, entre autres partenaires, la CACG, gestionnaire de l'eau sur des bassins hydrographiques du Sud-Ouest, Météo-France et le CESBIO. Un des objectifs est de proposer des méthodes innovantes et opérationnelles pour l'estimation des besoins en eau des cultures à l'échelle d'un territoire. Il s'agit de fournir au gestionnaire des outils qui lui permettront de mieux gérer la demande en eau d'irrigation liée à la culture dominante présente dans le Sud-Ouest de la France: le maïs. L'objectif de la thèse consistait à estimer les rendements et les besoins en eau du maïs sur de grandes surfaces. Pour cela, nous avons utilisé un modèle agro-météorologique couplé à l'imagerie satellitaire optique. De nombreuses images à haute résolution spatiale et temporelle provenant de différents capteurs ont été utilisées, préfigurant l'arrivée des données Sentinel-2 lancé en 2015. Il s'agissait dans un premier temps de coupler les données satellitaires avec le modèle SAFY (Simple Algorithm For Yield estimates, Duchemin et al., 2008a), qui simule le développement des plantes en se basant sur la théorie des efficiences (Monteith, 1972), afin d'estimer la biomasse et le rendement du maïs. De nombreuses données terrain ont permis de valider les sorties du modèle. A l'échelle régionale, les résultats ont été agrégés et comparés aux statistiques départementales Agreste. Les résultats ont conduit à proposer une nouvelle version du modèle SAFY permettant de prendre en compte la variation temporelle de l'efficience de conversion de la lumière effective (ELUE) et de la surface spécifique foliaire (SLA). Cette modification permet une meilleure prise en compte de la dynamique de croissance de la végétation et une amélioration de l'estimation du rendement tant à l'échelle locale que régionale. La méthode de calibration a également été améliorée afin de limiter le recours aux données in situ difficilement accessibles sur de grandes surfaces. Nous avons pu mettre en évidence l'apport de la double logistique, utilisée pour interpoler les profils temporels de NDVI. Cette interpolation a permis d'affiner la délimitation du cycle cultural et de contraindre plus précisément certains paramètres du modèle comme la date de levée. Une fois contraint par les données satellitaires, le modèle SAFY est capable de reproduire les rendements sur les deux départements avec une bonne précision et ce sans prendre en compte l'évolution du stock d'eau dans le sol (Battude et al., 2016) / This Ph.D. thesis is part of the MAISEO project associating partners among them: the CACG, managing the water supply of several watersheds located in the south west of France, the Meteo-France center and the CESBIO. One of the goals is to develop innovative and operational tools to estimate crops' water needs at the territory scale. The aim is to provide managers tools to better manage the water supplies linked to the predominant crop encountered in south west of France: maize. The objective of the thesis was to estimate the yield and water requirements of maize crop over large areas. For this purpose, we used an agro-meteorological model coupled to optical satellite imagery. Numerous high spatial and temporal resolution images from different sensors have been used, prefiguring the arrival of the Sentinel-2 data launched in 2015. The first part was to combine remote sensing data with the SAFY (Simple Algorithm For Yield estimates) crop model (Duchemin et al., 2008a) that simulates plant development based on Monteith theory (Monteith, 1972) in order to accurately estimate maize biomass and yield. Numerous field data have been used for the validation at local scale. At regional scale, the results have been aggregated and compared to Agreste yield statistics provided by the French government. Results led us to propose a new formulation of the SAFY model taking into account the temporal variation of the effective light use efficiency (ELUE) and of the specific leaf area (SLA). This modification allows a better simulation of the crop growth dynamics and an improvement of yield estimates at the local and regional scale. Furthermore, we changed the calibration method in order to limit the use of in situ data that are difficult to access over large areas. We also highlighted the contribution of the double logistic function, used to interpolate the NDVI time series. This interpolation enables an accurate determination of the crop growing season and it allows constraining some model parameters such as the emergence date. The SAFY model constrained by remote sensing data is able to well reproduce the yield for the two departments without taking into account the evolution of the soil water storage (Battude et al., 2016)

L’intérêt accordé à la mesure des performances de développement durable s’est considérablement accru au cours des dernières années. Dans ce contexte, un large éventail d’acteurs et d’organismes a émergé afin de faciliter la prise en charge des activités liées à la mesure, à la divulgation, à la vérification et à la communication des performances de développement durable. Dans le champ spécifique de l’investissement socialement responsable (ISR), l’engouement porté à la mesure des performances de développement durable s’est renforcé avec la croissance des fonds de développement durable. A la faveur de cette tendance, un important corpus de recherches académiques a été consacré aux pratiques de mesure des performances de développement durable. Cependant, les processus sociaux et institutionnels à travers lesquels la mesure des performances de développement durable est construite sont encore peu étudiés. Cette recherche vise à analyser la mesure des performances de développement durable dans le contexte de l’ISR en mettant en lumière aussi bien les perceptions et les discours des acteurs que leurs stratégies de légitimation. Basée sur une approche qualitative, cette étude repose sur une série d’entretiens semi-directifs avec des professionnels de l’ISR et sur une recherche documentaire reposant essentiellement sur des données extraites à partir de sites web d’organisations, de documents officiels et d’articles de presse. La gestion des impressions, la théorie institutionnelle, la sociologie de la quantification et la rhétorique ont été mobilisées pour analyser les résultats de cette recherche. Le premier article examine les perceptions de parties prenantes - engagées dans le domaine de l’ISR- sur la qualité des rapports de développement durable publiés suivant les indicateurs du Global Reporting Initiative (GRI). Il montre notamment le recul critique et la réflexivité des praticiens vis-à-vis de l’information publiée par les compagnies, la non-application de certains principes du GRI et les stratégies de gestion des impressions sous-jacentes à la divulgation d’informations dans ce domaine. Le deuxième article explore les stratégies discursives mobilisées par les professionnels de l’ISR pour justifier la sélection d’entreprises controversées dans les portefeuilles de certains fonds d’ISR ou de développement durable. Cet article met en lumière trois modes de justification (rationalisation, autorisation et identification) déployés par les professionnels de l’ISR pour faire face aux controverses et construire leur légitimité. Ces trois modes de justification sont sous-tendus par trois types de discours (stratégique, d’expertise et dialectique) au travers desquels les acteurs de l’ISR tentent de maintenir le statu quo, construire leur expertise et crédibilité et rechercher de nouvelles formes de légitimité. Le troisième article examine les mécanismes au travers desquels la mesure des performances de développement durable façonne le champ de l’ISR. Il montre que les pratiques d’institutionnalisation, en l’occurrence, jouent un rôle important dans la construction sociale du champ de l’ISR. De façon générale, les trois articles constitutifs de cette thèse contribuent à mieux comprendre les processus de remise en question et de légitimation de la mesure des performances de développement durable. Mots clés : ISR, mesure de la performance de développement durable, GRI, légitimité, rhétorique, controverse. / Interest in measurement of sustainability performance has increased considerably in recent years. In this context, a wide range of actors and organizations emerged to manage the measurement, disclosure, auditing and reporting of sustainability performance. In the specific field of socially responsible investment (SRI), the importance attached to the measurement of sustainability performance was reinforced by the growth of sustainability funds. Taking advantage of this trend, a large body of academic research has been devoted to the measurement of sustainability performance. However, social and institutional processes through which the measurement of sustainability performance is constructed are still understudied. This research aims to analyze the measurement of corporate sustainability performance (CSP) in the context of SRI by highlighting the perceptions and discourses of actors as well as their legitimation strategies. Using a qualitative approach, this study is based on a series of semi-structured interviews with SRI professionals and data collected from the websites of organizations, official documents and newspaper articles. Impression management, institutional theory, sociology of quantification and rhetoric have especially been mobilized to analyze the results of this research. The first paper sheds light on the perceptions of stakeholders - involved in the field of SRI- of the quality of GRI reports. It shows the reflexivity of practitioners vis-à-vis the information published by the companies, the lack of application of some principles of the GRI and the impression management strategies underlying the disclosure of information in this area. The second paper explores the discursive strategies used by SRI professionals to justify the selection of controversial companies in the portfolios of some SRI funds. This paper highlights three modes of justification (rationalization, authorization and identification) deployed by SRI professionals to deal with controversies and build their legitimacy. These three modes of justification are underpinned by three types of discourses (strategic, expertise and dialectic) through which actors within the SRI field attempt to maintain the status quo, build their expertise and credibility and seek new forms of legitimacy. The third article examines the mechanisms through which the measurement of CSP shapes the SRI field. It shows that the institutionalization of SRI practices, including the assessment of CSP, plays a crucial role in the social construction of the SRI field. Overall, this research sheds light on both processes of questioning and legitimizing the measurement of CSP. Keywords: Socially responsible investment; measurement of corporate sustainability performance; GRI; legitimacy, rhetoric, controversy.

Les infrastructures de transport jouent un rôle majeur dans le développement socio-économique des régions nordiques. La construction de remblais combinés aux changements climatiques engendrent des impacts négatifs sur le pergélisol sous-jacent, causant la dégradation des infrastructures. Des techniques de mitigation ont été proposées et testées pour limiter la dégradation du pergélisol. Toutefois, il y a peu d'informations disponibles sur les procédures de conception ou sur des lignes directrices. Le but de cette recherche est de développer des outils d'ingénierie améliorés pour les techniques de stabilisation convectives, se concentrant sur le remblai à convection d'air (ACE) et le drain thermique. Plus spécifiquement, l'approche du bilan thermique est proposée pour déterminer la condition thermique de remblais conventionnels et pour permettre la sélection de la technique de mitigation la plus appropriée pour extraire la chaleur en excès transmise au sol, si le système est actuellement instable, ou pour donner un facteur de sécurité considérant une instabilité future estimée. Quatre modèles thermiques ont été développés et calibrés à partir de données mesurées sur des sites expérimentaux. Un abaque de bilan thermique pour les remblais conventionnels ainsi que plusieurs abaques de capacité d'extraction de chaleur pour l'ACE et le drain thermique ont été développés et validés utilisant, respectivement, des simulations numériques et les données de sites d'essais du Yukon et du Nord du Québec, Canada. Ces abaques permettent aux concepteurs et ingénieurs de concevoir des remblais à convection d'air et des drains thermiques optimisés pour limiter, ou même éviter, le dégel du pergélisol à des sites spécifiques. / Transportation infrastructure plays a vital role in the social and economic development of northern regions. The construction of embankments and climate change can lead to negative impacts on the underlying permafrost, causing degradation of the infrastructure. Mitigation techniques have been proposed and tested to limit permafrost degradation. However, there is limited information on the design procedures or guidelines. The purpose of this research is to develop improved engineering tools for convective stabilization techniques, focussing on air convection embankment (ACE) and heat drain. More specifically, the heat balance approach is proposed to determine the thermal condition of conventional embankments and to allow the selection of suitable mitigation techniques to extract the amount of extra heat flowing into the foundation, if the system is currently unstable, or give a safety factor considering estimated future instability. Four thermal models have been built and calibrated with field data from experimental sites. One heat balance chart for conventional embankments and, several heat extraction capacity charts for ACE and heat drain have been developed using numerical simulations and have been validated using data from test sites in Yukon and Northern Quebec, Canada. These charts allow designers and engineers to design optimized ACE and heat drain to limit or even avoid the thawing of permafrost at specific sites.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2024) / Au cours des dernières décennies, la télédétection a grandement facilité la documentation des tendances associées au raccourcissement de la période d'englacement des lacs en réponse au changement climatique. Bien que ces investigations soient diversifiées, certaines lacunes persistent, notamment l'exclusion des petits lacs et des réservoirs des études globales, et ce malgré leur abondance dans l'hémisphère nord. Ainsi, l'objectif de ce projet est de caractériser l'englacement des lacs et réservoirs à travers l'hémisphère nord grâce à l'imagerie satellitaire Sentinel-2A. Il vise également à examiner les tendances spatiales des dates de phénologie et à évaluer l'influence des caractéristiques géographiques, morphométriques et climatiques associées aux plans d'eau. Ces travaux reposent sur le développement d'une vaste base de données regroupant les dates de phénologie de la glace de 3702 lacs et de 1028 réservoirs à travers l'hémisphère nord de 2019 à 2023. En outre, cette base de données a permis la calibration d'un modèle prédictif de l'englacement des plans d'eau. Ce modèle, de type forêt aléatoire, a démontré une bonne performance avec une erreur absolue moyenne de 11 et 13 jours pour la prise et la fonte de la glace, respectivement. Cette marge d'erreur s'explique principalement par les causes d'incertitudes associées à la détection de glace par imagerie optique, notamment la gestion de la couverture nuageuse, mais aussi la détection de glace noire en climat aride. Parmi les variables d'entrée du modèle, la latitude et l'accumulation maximum des degrés-jours de gel constituent les paramètres déterminants dans la prédiction des dates de gel et de fonte de la glace. Bien que l'utilisation des capteurs optiques présente des défis spécifiques, le potentiel de la télédétection reste significatif dans le cadre d'études globales sur la glace, offrant également la possibilité d'améliorer les modèles climatiques actuels. L'étude de cas du réservoir de la Romaine-2 illustre un exemple concret de la synergie entre la télédétection et la modélisation. / In recent decades, remote sensing has considerably facilitated the documentation of trends related to the shortening of lake ice duration in response to climate change. Although these studies are diverse, certain gaps remain, in particular the exclusion of small lakes and reservoirs from global studies, despite their abundance in the Northern Hemisphere. Using Sentinel-2 satellite imagery, this project aims to characterize lake and reservoir freeze-up period across the Northern Hemisphere, and to assess the influence of their geographic, morphometric and climatic characteristics. This work is based on the development of an extensive database of ice phenology dates for 3702 lakes and 1028 reservoirs across the Northern Hemisphere from 2019 to 2023. This database was also used to calibrate a predictive model of lake and reservoir ice conditions. This random forest model performed well, with mean absolute errors of 11 and 13 days for freeze-up and break-up, respectively. This error is mainly due to uncertainties associated with ice detection from optical imagery, particularly cloud cover management, but also black ice detection in arid climates. Among the model input variables, latitude and maximum accumulation of freezing degree-days were the determining parameters in predicting freeze-up and break-up dates. Although the use of optical sensors presents specific challenges, the potential of remote sensing in the context of global ice studies remains significant and offers the possibility of improving current climate models. The case study of the Romaine-2 reservoir provides a concrete example of the synergy between remote sensing and modeling.

Résumé : La région de l'archipel canadien, située en Arctique, connaît actuellement d'importants changements climatiques, se traduisant notamment par une augmentation des températures, une réduction de l'étendue de la banquise marine et du couvert nival terrestre ou encore une perte de masse significative des calottes glaciaires disséminées sur les îles de l'archipel. Parmi ces calottes glaciaires, la calotte Barnes, située en Terre de Baffin, ne fait pas exception comme le montrent les observations satellitaires qui témoignent d'une importante perte de masse ainsi que d'une régression de ses marges, sur les dernières décennies. Bien que les calottes glaciaires de l'archipel canadien ne représentent que quelques dizaines de centimètres d'élévation potentielle du niveau des mers, leur perte de masse est une composante non négligeable de l'augmentation actuelle du niveau des mers. Les projections climatiques laissent à penser que cette contribution pourrait rester significative dans les décennies à venir. Cependant, afin d'estimer les évolutions futures de ces calottes glaciaires et leur impact sur le climat ou le niveau des mers, il est nécessaire de caractériser les processus physiques tels que les modifications du bilan de masse de surface. Cette connaissance est actuellement très limitée du fait notamment du sous-échantillonnage des régions arctiques en terme de stations météorologiques permanentes. Une autre particularité de certaines calottes de l'archipel canadien, et de la calotte Barnes en particulier, est de présenter un processus d'accumulation de type glace surimposée, ce phénomène étant à prendre en compte dans l'étude des processus de surface. Pour pallier au manque de données, l'approche retenue a été d'utiliser des données de télédétection, qui offrent l'avantage d'une couverture spatiale globale ainsi qu'une bonne répétitivité temporelle. En particulier les données acquises dans le domaine des micro-ondes passives sont d'un grand intérêt pour l'étude de surfaces enneigées. En complément de ces données, la modélisation du manteau neigeux, tant d'un point de vue des processus physiques que de l'émission électromagnétique permet d'avoir accès à une compréhension fine des processus de surface tels que l'accumulation de la neige, la fonte, les transferts d'énergie et de matière à la surface, etc. Ces différents termes sont regroupés sous la notion de bilan de masse de surface. L'ensemble du travail présenté dans ce manuscrit a donc consisté à développer des outils permettant d'améliorer la connaissance des processus de surface des calottes glaciaires du type de celles que l'on rencontre dans l'archipel canadien, l'ensemble du développement méthodologique ayant été réalisé sur la calotte Barnes à l'aide du schéma de surface SURFEX-CROCUS pour la modélisation physique et du modèle DMRT-ML pour la partie électromagnétique. Les résultats ont tout d'abord permis de mettre en évidence une augmentation significative de la durée de fonte de surface sur la calotte Barnes (augmentation de plus de 30% sur la période 1979-2010), mais aussi sur la calotte Penny, elle aussi située en Terre de Baffin et qui présente la même tendance (augmentation de l'ordre de 50% sur la même période). Ensuite, l'application d'une chaîne de modélisation physique contrainte par diverses données de télédétection a permis de modéliser de manière réaliste le bilan de masse de surface de la dernière décennie, qui est de +6,8 cm/an en moyenne sur la zone sommitale de la calotte, qui est une zone d'accumulation. Enfin, des tests de sensibilité climatique sur ce bilan de masse ont permis de mettre en évidence un seuil à partir duquel cette calotte voit disparaître sa zone d'accumulation. Les modélisations effectuées suggèrent que ce seuil a de fortes chances d'être atteint très prochainement, pour une augmentation de température moyenne inférieure à 1°C, ce qui aurait pour conséquence une accélération de la perte de masse de la calotte. // Abstract : Significant climate change is curently monitored in the Arctic, and especially in the region of the canadian arctic archipellago. This climate warming leads to recession of seaice extent and seasonnal snow cover, and also to large mass loss of the archipellago’s ice caps. One of the most southern ice cap, the Barnes Ice Cap, located on the Baffin Island, is no exception to significant mass loss and margins recession as satellite observations exhibited over the last decades. Despite the relative low sea level potential of the small ice caps located in the canadian arctic achipellago in regards to major ice sheets, Antarctica and Greenland, their contribution to the current sea level rise is significant. Climate projections show that this contribution could accelerate significant over the next decades. However, to estimate the future evolution of these ice caps and their impact on climate or sea level rise, a better characterisation of the surface processes such as the evolution of the surface mass balance is needed. This knowledge is currently very limited, mainly due to the sparse covering of automatic weather stations or in-situ measurements over the Arctic. Furthermore, several ice caps, among with the Barnes Ice Cap, present a superimposed ice accumulation area which particularities have to be taken into account in the surface processes studies. Given the lack of in-situ data, the approach choosen in this work is to use remote sensing data, that have the advantage to offer a good spatial and temporal coverage. In particular, passive microwave data are very suitable for snowy surfaces studies. To complement these data, physical and electromagnetic snowpack modeling provide a fine characterisation of surface processes such as snow accumulation. The whole work presented in this manuscript thus consisted in developping specific tools to improve the understanding of surface processes of small arctic ice caps. This methodological development was performed and applied on the Barnes Ice Cap using the surface scheme SURFEX-CROCUS and the electromagnetic model DMRT-ML. First results highlight a significant increase in surface melt duration over the past 3 decades on the Barnes Ice Cap (increase of more than 30% over 1979-2010 period). A similar trend is also monitored over the Penny Ice Cap, located in the south part of the Baffin Island (increase of more than 50% over the same period). Then, the surface mass balance over the last decade was modeled by using a physical based modeling chain constrained by remote sensing data. The results give a mean net accumulation of +6,8 cm y−1 on the summit area of the ice cap. Finaly, sensitivity tests, performed to investigate the climatic sensitivity of the surface mass balance, highlight a threshold effect that may lead to a complete disapearence of the accumulation area of the Barnes Ice Cap. With a temperature increase less than 1°C, modeling results suggest it is likely that the threshold will be reached rapidly leading to an increase in mass loss from the ice cap.

Les cuvettes du Damagaram Est (Sud-Est du Niger), sources importantes de productions alimentaires et de revenus, sont sujettes à ensablement par des sédiments éoliens. L’amplification du phénomène de la désertification au Sahel a exacerbé ce processus. L’objectif de ce travail, effectué au Nord-Ouest de Gouré, est d’évaluer l’impact de l’occupation du sol sur l’activité éolienne et l’ensablement des cuvettes d’une part, et d’autre part de tester l’efficacité d’une technique de fixation de dunes en terme de réduction des flux éoliens et de restauration écologique. Pour atteindre ces objectifs, nous avons suivi pendant 3 ans les caractéristiques du vent et l’activité éolienne ainsi que mesuré les flux de sédiments éoliens en relation avec l’évolution de la biomasse végétale. Les résultats obtenus ont montré que l’érosion éolienne sur les pâturages suit une dynamique saisonnière marquée, principalement en relation avec la dynamique temporelle de la hauteur de rugosité aérodynamique (Z0). Cette dynamique est due à l’impact de la pluviométrie et des activités pastorales et anthropiques sur la végétation herbacée. Les pâturages sur sols sableux apparaissent comme des zones potentielles de déflation au cours de la deuxième moitié de la saison sèche et pourraient ainsi contribuer à l’ensablement des cuvettes. Les tempêtes observées dans la première moitié de la saison des pluies au Sahel sont responsables d’une mobilisation importante de sédiments éoliens. L’analyse physico-chimique de ces sédiments montre globalement que les proportions de limons et d’argiles augmentent au détriment de la proportion de sables quand la hauteur de collecte augmente. Ceci s’accompagne d’un enrichissement important en nutriments (N, P, K) et en carbone. Les bilans de masse au niveau parcellaire sont globalement positifs, indiquant un apport net de sédiments, de nutriments et de carbone. Cependant, les incertitudes liées à ces bilans de masse sont très élevées. Si ces résultats semblent donc indiquer l’existence de sources de sédiments extérieures à la parcelle dans le contexte de cette étude, ils ne peuvent être interprétés comme preuve de l’absence d’érosion sur les sols dunaires à vocation pastorale. L’emploi de palissades antiérosives à base de Leptadenia pyrotechnica s’est révélé être une technique très efficace de fixation mécanique de dunes vives en zone semi-aride, permettant de réduire de plus de 95% les flux dès la première année. Elle entraîne la reprise des herbacées, tant en quantité qu’en diversité des espèces. Cette végétation renforce progressivement l’action anti-érosive. Cette technique constitue de ce fait une méthode adéquate de restauration des dunes dégradées en condition de non pâture. / The “cuvettes” of Eastern Damagaram (South-Eastern Niger), which are an important source of food and revenue, are being silted up by aeolian sediment. The amplification of the desertification phenomenon in the Sahel is exacerbating this process. The objective of this research, carried out to the North-West of Gouré, was to evaluate the impact of land use on the aeolian activity and the silting up of the cuvettes on the one hand, and on the other hand to evaluate the effectiveness of a dune fixation technique in terms of flux reduction and ecological restoration. To achieve these objectives, the wind characteristics and the aeolian activity were monitored for three years and we measured the sediment fluxes in relation to the development of the herbaceaous cover. It was shown that sediment fluxes on pasture land follow clear seasonal dynamics related to the temporal dynamics of the aerodynamic roughness length (Z0). These dynamics are due to the impact of rainfall as well as pastoral and human activities on the herbaceous vegetation. Pasture land on sandy soils appears to be a potential source of sediment during the second half of the dry season and may therefore contribute to silting up of the cuvettes. The dust storms observed during the early part of the rainy season in the Sahel are responsible for an important mobilization of aeolian sediment. The physico-chemical analysis of the sediment indicates an increase in the clay and silt content relative to the sand content as the height increases above ground. This goes together with an enrichment in nutrients (N, P, K) and carbon. The mass balances at plot level are positive overall, thereby indicating a net addition of sediment, nutrients and carbon. However, the uncertainty associated with these mass balances is very high. Although the results seem to indicate the existence of external sources of sediment in the present study, they cannot be interpreted as a definite proof of the absence of erosion on grazed dune soils. The use of windbreaks made of Leptadenia pyrotechnica proved to be a very effective mechanical dune fixation technique, reducing sediment fluxes by more than 95% as off the first year. The windbreaks resulted in a progressive recovery of the herbaceous cover, both in quantity and species diversity. The herbaceous cover reinforced the anti-erosive effectiveness of the windbreak. This technique therefore constitutes an adequate method for the restoration of degraded dunes under zero grazing conditions.

Les Eléments Traces Métalliques (ETM : Cd, Co, Cu, Cr, Ni, Pb, Sb et Zn) sont dispersés dans l'atmosphère à la suite de processus naturels et anthropiques. Les écosystèmes forestiers, même éloignés de sources de pollutions aigues, sont sous l'influence d'apports atmosphériques. Leur interaction importante avec l'atmosphère les rend sensibles à cette pollution. Ils font l'objet d'une protection vis-à-vis de la pollution atmosphérique par la définition de charges critiques. L'impact potentiel des ETM dans les écosystèmes forestiers est fortement lié à leur dynamique aux interfaces atmosphère/végétation et sol/solution. En effet, le couvert forestier modifie les apports atmosphériques et la solution de sol est le vecteur principal des ETM vers la biosphère et les eaux de surface et souterraines. Ce travail a consisté en l'analyse des ETM (teneurs et spéciation) dans différents compartiments de l'écosystème (apports atmosphériques hors et sous couvert forestier, sols et solution de sol, végétation) au niveau de six placettes forestières françaises. Les résultats obtenus ont permis d'étudier et de mettre en relation la partition des ETM entre les phases totales, extractibles et en solution des métaux dans les sols avec des paramètres du sol. Le pH du sol est le paramètre le plus significatif pour la prédiction de l'extractabilité et de la solubilité des ETM en solution. La complexation en solution par des colloïdes organiques contrôle la solubilité de certains éléments (Cu, Pb). Les apports atmosphériques actuels sont modérés et montrent une influence régionale plus marquée dans le nord-est de la France. Le couvert forestier modifie significativement les apports atmosphériques. Certains flux (Cd, Ni, Cu et Zn) sont diminués du fait de l'assimilation des éléments par le couvert au moment du dépôt. D'autres flux sont augmentés (Cr, Pb, Sb) sous le couvert forestier, du fait de l'accumulation de dépôt sec. Le bilan des ETM à l'échelle de la placette (accumulation ou perte) dépend du type de sol, de la solubilité de l'élement considéré dans la solution de sol et de sa mobilité dans la végétation. Les limites et charges critiques ont été déterminées et la comparaison avec les concentrations dans les solutions de sol et les apports actuels n'ont pas montré de dépassement.

Ce travail de thèse porte sur l'amélioration du forçage atmosphérique utilisé pour réaliser des simulations numériques inter-annuelles globales de l'état physique de l'océan durant les 5 dernières décennies. Après une étude détaillant et comparant le comportement<br />de diverses paramétrisations utilisées pour estimer les flux de surface servant de conditions limites, le modèle de circulation générale de l'océan et des glaces de mer NEMO est utilisé sur sa configuration à 2° de résolution pour valider des jeux de données atmosphériques spécialement destinés au forçage des modèles haute résolution du projet DRAKKAR. Ces jeux de données combinent, sur une période allant de 1958 à 2004, des champs atmosphériques de surface corrigés issus de ERA-40, une recalibration des radiations satellitaires de L'ISCCP ainsi que des précipitations incorporant différents produits globaux. Divers diagnostics confirment que ces nouveaux forçages mènent à une meilleure simulation de certaines caractéristiques clefs de la circulation océanique globale.

Dans un contexte de réchauffement climatique, la région d'Afrique de l'Ouest, où les sécherresses sont dévastatrices pour les populations, montre les plus fortes incertitudes sur l'évolution des précipitations. C'est aussi la première source de poussières désertiques au monde dont la production est en augmentation par la sur-exploitation des sols. Or ces poussières désertiques, associées à des épidémies de méningite, absorbent et diffusent le flux solaire entraînant alors une modification du taux d'échauffement atmosphérique. En modifiant le bilan radiatif atmosphérique elles sont alors succeptible d'influencer de la turbulence de fine échelle aux circulations atmosphériques de grande échelle. Seulement les processus en jeu dans les interactions entre les poussières désertiques et l'atmosphère sont très variés, complexes, et constituent une grande source d'incertitude dans la prévision numérique. Afin d'appréhender ces processus, un cadre de modélisation à été développé permettant à la fois la résolution explicite de la convection, la résolution du cycle de vie des poussières et de leur impact radiatif, et la prise en compte de leurs interactions sur toute l'Afrique de l'Ouest à échelle mensuelle. Sur un cas extrême de tempête de poussières en saison sèche, la forte quantité de poussières soulevée par le front entraîne une amplification par eux de la signature de la tempête. La modélisation explicite des poussières améliore la prévisibilité de la tempête. De manière plus statistique, pendant la mise en place de la mousson, en juin, la fréquente présence de poussières participe activement à l'initiation du saut de mousson. D'une part, en affaiblissant la dépression thermique Saharienne, un des principaux moteurs de la mousson, mais aussi, d'autre part, en renforçant le déplacement vers le nord du coeur de la zone de convergence inter-tropicale et des jets. A plus fine échelle, la présence de poussières impacte la localisation et le cycle diurne des systèmes convectifs. Les poussières modifient alors la couverture nuageuse dont les impacts radiatifs sont plus forts que l'effet direct des poussières. La prise en compte des effets semi-directs des poussières sont donc essentiels pour la prévision en Afrique de l'Ouest.