L'augmentation de l'intérêt concernant la part des réservoirs hydroélectrique dans l'augmentation de la concentration atmosphérique des Gaz à Effet de Serre (GES) a amené à mesurer les émissions nettes d'un réservoir hydroélectrique, Nam Theun 2 (NT2) dans la région subtropicale de la République Démocratique Populaire du Laos, Asie. Ce travail est la première évaluation de l'empreinte carbone des GES (c'est à dire : les émissions après ennoiement moins les émissions avant ennoiement) en relation avec la création d'un réservoir hydroélectrique. C'est le résultat d'une étude à grande échelle qui s'est déroulée pendant cinq ans (2008-2012). Nous avons tout d'abord quantifié les sources et les puits majeurs des GES des composants terrestres et aquatiques du paysage avant ennoiement (Mai 2008). Ensuite, à partir d'Avril 2009, cette étude similaire a été réalisée au niveau du réservoir, sa zone de marnage et son aval. C'est en Octobre 2009 que le réservoir hydroélectrique NT2 a, pour la première fois, atteint son niveau maximal et c'est huit mois plus tard, en Mars 2010, que les turbines ont fonctionnées pour la première fois. En se basant sur un suivi bimensuel et sur cinq missions de terrain couvrant toutes les saisons, les émissions des principaux GES (c'est à dire l'oxyde nitreux (N2O), le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2)) ont été mesurées d'Avril 2009 à Décembre 2011. Les émissions ont été déterminées à la surface du réservoir (flux diffusifs et ébullitifs) ainsi que dans les sols de la zone de marnage, qui peut atteindre 370 km2 pour une surface totale de réservoir de 450 km2.

Near-surface soil moisture is a key state variable of the hydrologic cycle and plays a significant role in the global water and energy balance by affecting several hydrological, ecological, meteorological, geomorphologic, and other natural processes in the land-atmosphere continuum. Presence of soil moisture in the root zone is vital for the crop and plant life cycle. Soil moisture distribution is highly non-linear across time and space. Various geophysical factors (e.g., soil properties, topography, vegetation, and weather/climate) and their interactions control the spatio-temporal evolution of soil moisture at various scales. Understanding these interactions is crucial for the characterization of soil moisture dynamics occurring in the vadose zone. This dissertation focuses on understanding the spatio-temporal variability of near-surface soil moisture and the associated physical control(s) across varying measurement support (point-scale and passive microwave airborne/satellite remote sensing footprint-scale), spatial extents (field-, watershed-, and regional-scale), and changing hydro-climates. Various analysis techniques (e.g., time stability, geostatistics, Empirical Orthogonal Function, and Singular Value Decomposition) have been employed to characterize near-surface soil moisture variability and the role of contributing physical control(s) across space and time. Findings of this study can be helpful in several hydrological research/applications, such as, validation/calibration and downscaling of remote sensing data products, planning and designing effective soil moisture monitoring networks and field campaigns, improving performance of soil moisture retrieval algorithm, flood/drought prediction, climate forecast modeling, and agricultural management practices.