Les méthodes d’évaluation environnementale sont de plus en plus utilisées pour mieux apprécier les impacts environnementaux générés par les activités humaines (produits, services, systèmes). L’analyse de cycle de vie (ACV) est sans doute la méthode d’évaluation la plus répandue. Elle est aussi souvent considérée comme la plus avancée, bien qu’elle comporte de sérieuses limites (elle n’intègre pas de réels indicateurs économiques ou sociaux, par exemple). Dans cette thèse de doctorat, j’examine plus particulièrement la problématique de l’intégration du temps dans les modèles d’inventaire et les calculs d’impact tout au long du cycle de vie. J’y présente une évolution de la méthodologie d’ACV traditionnelle pour le cas du réchauffement climatique, qui incorpore des aspects dynamiques et cumulatifs exprimés directement en équivalent-CO2. Cette perspective orientée vers une meilleure prise en compte dans les pratiques de reporting et/ou les politiques publiques est ensuite déclinée sur trois cas d’application de complexité croissante pour l’analyse. L’hypothèse centrale de ce travail est que le passage d’une ACV traditionnelle à une ACV dite « dynamique » permettrait d’obtenir des résultats d’évaluation d’impacts plus proches de la réalité des phénomènes environnementaux / Environmental impact assessment methods are now widely used in order to measure environmental impacts associated with human activities (for products, services, and systems). Life-cycle assessment (LCA) is without doubt the foremost assessment method. LCA is also often thought of as the more advanced one, despite serious limitations (e.g. LCA does not include properly economical or social dimensions). In this PhD report, I explore more specifically the issue of integrating time in both inventory models and impact assessments along the life-cycle. In the case of climate change, I offer an evolution of traditional LCA towards a framework that includes dynamic and cumulative aspects as expressed directly in CO2-equivalent. This approach, which is oriented towards reporting practices and/or public policies, is afterwards applied to three different case studies of growing complexity. The central hypothesis of this work is that switching from traditional to so-called “dynamic” LCA would allow for better results with regards to one reality of environmental processes

Dans le contexte actuel du changement climatique, les glaciers arctiques contribuent de manière importante à l’élévation du niveau marin. Parmi eux, les glaciers dits « polythermaux » sont relativement répandus mais leur comportement demeure toujours mal connu. Afin de mieux comprendre la réponse de ces glaciers aux modifications du climat, nous nous somme intéressés au glacier McCall, situé en Alaska arctique, une zone marquée par un réchauffement du climat relativement prononcé.<p>Nous avons utilisé les techniques modernes de radio-écho sondage (radar) et de modélisation numérique, en combinaison avec des observations et mesures de terrain, afin d’identifier les processus physiques responsables de l’évolution de ce glacier ces dernières décennies.<p>Les données radar ont permis de reconstituer la géométrie actuelle du glacier, de distinguer les zones de glace « froide » (dont la température est située sous le point de fusion) des zones de glace « chaude » (température au point de fusion), ainsi que de détecter la présence d’eau à la base du glacier.<p>Ces informations ont été introduites dans un modèle à deux dimensions d’écoulement de la glace, afin de simuler le retrait du glacier depuis le Petit Age de la Glace (fin du 19ème siècle) selon différents scenarios.<p>Les résultats montrent que le modèle est capable de simuler l’évolution du glacier ces dernières décennies de manière réaliste et que le glacier McCall peut-être considéré comme un bon indicateur du changement climatique. Ils démontrent également que le retrait du front du glacier est principalement dû aux perturbations de son bilan de masse, chaque jour plus négatif. Cependant, la percolation et le regel d’une partie de l’eau de fonte sont des processus essentiels pour expliquer le maintien du glacier. Ceux-ci ont pour effet d’ajouter de la glace à l’ensemble du système qui serait autrement perdue par écoulement et drainage. De plus, ils ont paradoxalement pour effet de diminuer la température de la glace et participent donc à ralentir sa perte de masse.<p>En conclusion, la tendance générale au retrait du glacier McCall se confirme pour les années à venir et sa disparition semble inévitable. Cependant, nos résultats suggèrent que cette évolution future pourrait être moins rapide qu’annoncé, en raison de phénomènes complexes de regel d’une partie de l’eau de fonte jouant un rôle « tampon » en contrebalançant les effets directs du réchauffement atmosphérique dans la région.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La forêt boréale est le deuxième plus grand biome sur Terre, représentant 30 % de la surface forestière mondiale. Au Canada, bien que la forêt boréale couvre 55 % de la superficie du pays, elle contient 80 % des eaux intérieures dont dépendent des millions de personnes. La forêt boréale s'étendant de 45°N à 70°N, l'eau y est stockée en surface sous forme de neige pendant une grande partie de l'année. Ce manteau neigeux saisonnier s'accumule et fond en hiver, sous l'effet des échanges d'énergie et de masse avec l'atmosphère, le sol et la végétation. Comme la structure de la canopée est complexe, les dynamiques d'accumulation et d'ablation du manteau neigeux sont très variables à une fine échelle spatiale. Cela fait en sorte que la structure et les propriétés physiques du manteau neigeux peuvent également présenter une grande variabilité spatiale en milieu boréal. Dans un monde qui se réchauffe rapidement, il est essentiel de mieux comprendre comment les interactions entre la neige et la forêt influencent les propriétés du manteau neigeux et, conséquemment, les processus hydrologiques qui en dépendent. L'objectif de cette thèse est d'évaluer le rôle des propriétés physiques du manteau neigeux sur l'hydrologie nivale dans la forêt boréale de l'est du Canada et ce, dans un contexte d'hivers plus chauds. Cet objectif général est abordé dans les trois principaux chapitres de la thèse. Dans le premier chapitre, nous montrons que le manteau neigeux sous la canopée a une structure et des propriétés physiques différentes de ce que l'on retrouve dans les trouées forestières. Grâce à une campagne de terrain intensive d'octobre 2018 à juin 2019 à la Forêt Montmorency (47,29°N; 71,17°O), nous constatons que ces différences sont principalement dues à un manteau neigeux moins épais et un gradient de température vertical plus important sous la canopée. Il en résulte de plus gros grains facettés et un manteau neigeux perméable. En revanche, le manteau neigeux dans les trouées, plus épais et exposé à un gradient de température plus faible, est composé de grains fins et arrondis et présente une perméabilité plus faible. Cela, combiné à des couches de glace continues, implique que le manteau neigeux des trouées ralentirait l'écoulement de l'eau vers le bas par rapport au manteau neigeux sous les arbres. Les résultats du premier chapitre mettent la table pour la deuxième partie de la thèse où nous étudions comment un hiver chaud avec une faible précipitation solide affecte les propriétés physiques du manteau neigeux, le gel dans le sol et la dynamique de la fonte de la neige en forêt boréale. Cette analyse est réalisée grâce à deux campagnes de mesures supportées par des simulations avec le modèle SNOWPACK au cours d'hivers présentant des conditions météorologiques contrastées à la Forêt Montmorency. Le premier hiver à l'étude (W20-21) a été exceptionnellement chaud avec de faibles chutes de neige, alors que le deuxième hiver (W21- 22) a été plus proche de la normale climatique pour le site. Nous avons observé que la fonte était plus précoce et plus lente au cours de l'année chaude, en particulier sous la canopée où le rayonnement solaire était limité. La température du sol était plus basse l'année chaude, bien que le gel n'ait été observé que sous le couvert forestier au cours des deux années. Enfin, le métamorphisme de gradient et la perméabilité de la neige ont été les supérieurs sous les arbres au cours de l'hiver W20-21. Cette année-là, le débit printanier du bassin versant expérimental a été significativement plus faible que lors de l'année de référence. Nos observations suggèrent qu'une faible accumulation de neige, une fonte lente et de faibles précipitations printanières déterminent le débit printanier alors qu'un sol gelé et une perméabilité élevée de la neige affectent de façon négligeable la dynamique d'écoulement sur une grande échelle temporelle. Dans le troisième chapitre, nous abordons l'impact des événements de pluie-sur-neige en forêt sur la structure du manteau neigeux et l'écoulement d'eau grâce aux observations collectées de 2018 à 2023 à la Forêt Montmorency et à un autre site boréal, la vallée de la rivière Bernard (50,91°N; 63,38°O), et grâce à des simulations du modèle SNOWPACK. D'abord, nos observations montrent que l'écoulement préférentiel est un mode de transport de l'eau qui prévaut dans le manteau neigeux sous la canopée. Nos résultats montrent également que SNOWPACK simule bien le manteau neigeux sous la canopée en général, mais qu'il ne parvient pas à reproduire la plupart des couches de regel observées. Ce problème a été résolu en paramétrant de façon simplifiée le métamorphisme et la densification de la neige interceptée, ce qui permet de reproduire presque toutes les couches de regel observées. La décharge de neige dense à grains fins a aussi pour effet de retarder et réduire l'écoulement d'eau du manteau neigeux modélisé. Le message principal de ce chapitre est que les épisodes de pluie-sur-neige sont susceptibles de percoler à travers le manteau neigeux par écoulement préférentiel et que ce mécanisme peut être influencé par le métamorphisme de la neige interceptée. Dans l'ensemble, cette thèse permet de mieux comprendre les processus nivologiques en forêt boréale en considérant la structure complexe de la canopée. Ce travail met en lumière la façon dont les conséquences du changement climatique, c'est-à-dire des hivers plus chauds et moins enneigés et les épisodes de pluie-sur- neige plus fréquents, peuvent influencer les propriétés physiques du manteau neigeux et d'autres processus hydrologiques connexes. Plus important encore, cette thèse fournit un ensemble de données uniques et détaillées pour de futures études de modélisation et d'observation. / The boreal forest is the second largest biome on Earth, representing 30% of the world's forested area. In Canada, although the boreal forest covers 55% of the country's land area, it contains 80% of the inland water on which millions of people depend. Because the boreal forest ranges from 45°N to 70°N, water is stored on the land as snow for much of the year. The seasonal snowpack accumulates and melts in winter, driven by energy and mass exchanges with the atmosphere, soil, and vegetation. Due to the complex and discontinuous structure of the boreal canopy, snow dynamics are highly variable at small spatial scales in the boreal forest. In other words, snowpack accumulation and ablation patterns under the canopy differ from those within forest gaps. The structure and physical properties of the snowpack may also exhibit high spatial variability in the boreal forest. In a rapidly warming world, a deeper understanding of how snow-forest interactions influence snowpack properties and the depending hydrological processes is critical. The objective of this thesis is to assess the role of snowpack physical properties on snow hydrology in discontinuous boreal forests of eastern Canada in the context of warmer winters. This general objective is addressed in the three main chapters of the thesis. In the first chapter, we show that the canopy snowpack has a structure and physical properties that are different from those in forest gaps. Thanks to an intensive field campaign from October 2018 to June 2019 in the Montmorency Forest (47.29°N; 71.17°W), we find that these differences are mainly due to a larger vertical temperature gradient under the canopy, where the snowpack is thinner. This results in large grains with developed facets and snow of large pores highly permeable. In contrast, the gap snowpack, which is thicker and thus exposed to a weaker temperature gradient, is composed of small rounded grains, and presents a low permeability. This, combined with continuous ice layers, means that the gap snowpack would impede the downward water flow compared to the canopy snowpack. The results of Chapter 1 set the stage for the second part of the thesis in which we study how a warm winter with low snowfall affects the physical properties of snow, ground freezing and snowmelt dynamics in the discontinuous boreal forest. This analysis was carried out from field observations, and supported by SNOWPACK simulations, during winters with contrasting weather conditions at Montmorency Forest. The first winter (W20-21) was exceptionally warm with low snowfall, and the second year (W21-22) was closer to the climate normal for the site. We observed that snowmelt was earlier and slower in the warm year, especially under the canopy where solar radiation was limited. Ground temperature was lower in the warm year and freezing was observed only under the canopy in both years. Finally, gradient metamorphism and snow permeability were the greatest under the canopy in W20-21. That year, the spring runoff was significantly lower than in the reference year, suggesting that low snow accumulation, slow snowmelt, and low spring precipitation drive spring runoff, whereas frozen ground and high snowpack permeability are of secondary influence as theireffects on runoff dynamics are negligible on large temporal scales. In the third chapter, we address the impact of rain-on-snow events on the canopy snowpack structure and runoffthanks to field observations collected from 2018 to 2023 at the Montmorency Forest and at another boreal site,the Bernard River Valley (50.91°N; 63.38°W), and thanks to SNOWPACK simulations. First, we demonstratefrom observations that preferential flow is an important water transport mode in the snowpack under the trees.Our results also show that SNOWPACK is suitable for simulating canopy snow in boreal environments but failsto reproduce most melt-freeze formations. This problem was addressed by reproducing, albeit simply, canopysnow metamorphism and densification that allows to simulate almost all of the observed melt-freeze layers. Unloading of denser small-grained snow also delays and reduces the simulated runoff from rain-on-snow events. The take home message from this chapter is that rain-on-snow events are likely to percolate through thesnowpack from preferential flow and that this mechanism can be influenced by canopy snow processes. Overall, this dissertation provides a better understanding of snow processes in the boreal forest with respect tothe complex and discontinuous structure of the canopy. This work sheds light on how the consequences ofclimate change (i.e. warmer, less snowy winters and more frequent rain-on-snow events) may influence thephysical properties of the snowpack and other related hydrological processes. Most importantly, this thesisprovides a unique and detailed dataset for future modeling and observational studies.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / On observe présentement une augmentation du couvert arbustif à l'échelle circumpolaire, mais les déterminants de cette arbustation à l'échelle du paysage sont encore mal compris. Dans cette étude, nous avons adopté une approche de modélisation des changements de couvert afin d'identifier les variables déterminant l'augmentation du couvert arbustif à proximité d'Umiujaq, Québec. Nous avons modélisé les changements survenus entre 1990/1994 et 2010 et avons utilisé ces modèles afin de générer des prédictions sur l'augmentation du couvert arbustif. Nous avons trouvé que les arbustes tendent à coloniser plus facilement les sites à basse altitude ainsi que les pentes modérées, alors que leur couvert est plus susceptible d'augmenter à proximité de peuplements arbustifs déjà existants. Les probabilités d'arbustation prédites dans la région étaient cohérentes avec les patrons de changement inférés par les observations sur le terrain, mais pas par les changements récents de NDVI (normalized difference vegetation index, ou indice de végétation par différence normalisée) dans la région. Nos résultats indiquent que davantage de recherche est requise sur les impacts à grande échelle de l'arbustation sur les écosystèmes nordiques et sur le lien entre les changements de couvert végétal et les variations dans les indices dérivés de données de télédétection. / A circumpolar increase in shrub cover has been underway in northern ecosystems in recent decades, but the landscape-scale drivers of this shrubification are not well understood. In this study, we adopted a land cover change modelling approach to identify variables driving shrub cover increase near Umiujaq, Québec. We modelled land cover change in this area over the period 1990/1994-2010 and used these models to generate spatially explicit predictions of shrub cover increase. We found that shrubs tended to colonize low-elevation areas and moderate slopes more easily, whereas their cover was more likely to increase in the vicinity of existing shrub stands. The predicted probabilities of shrub cover increase in the region were consistent with patterns of change inferred from field observations, but not from recent local changes in NDVI (normalized difference vegetation index). Our findings warrant further research on the large-scale impacts of shrubification on ecosystem function and the link between land cover changes and variations in indices derived from remote sensing.

Cette étude a permis d’acquérir une meilleure compréhension des implications potentielles du réchauffement climatique sur les tourbières dominées par les sphaignes. Le drainage d’une partie de la tourbière a débuté il y a 55 ans. La composition végétale des parties naturelle et drainée a été comparée à l’aide de six transects et analysée par des techniques d’ordination. Les flux de CO2 ont été mesurés durant la saison de croissance sur un transect de la partie drainée et modélisés. En réponse au drainage, la composition végétale a changé et ce n’était pas relié au gradient naturel centre-bordure. Dans la partie humide du transect (éloigné du canal de drainage), la photosynthèse et la respiration totale ont diminué. La captation du CO2 y était légèrement moins élevée que dans la partie sèche. Cette étude suggère que les effets des changements climatiques seraient atténués par un changement des communautés végétales. / This study is providing a better understanding of the potential implications of the global climatic warming on Sphagnum dominated peatlands. The drainage of a part of the peatland began 55 years ago. Vegetation composition of the drained and natural areas was compared along six transects and analysed by ordination techniques. CO2 fluxes were measured during the growing season on one transect of the drained area and inferred by modelling. In response to drainage, vegetation composition changed and it was not related to a natural mire margin-mire expanse gradient. In the wetter part of the transect (far from the drainage ditch), gross photosynthesis and total respiration decreased. There was also slightly less CO2 sequestration than in the drier part. This study suggests for Sphagnum dominated peatlands that the effect of climate change might be reduced by a change of vegetation communities.

Thèse en cotutelle: doctorat sur mesure en ambiance physiques architecturales et urbaines, Université Laval, Québec; Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Toulouse, France / L’augmentation des températures estivales induites par le dérèglement climatique est préoccupante pour les villes des latitudes tempérées froides parce qu’elle exacerbe le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU) et réduit le confort thermique à l’intérieur des bâtiments. Le territoire de la Communauté métropolitaine de Québec (CMQ) sert de cas d’étude. Les architectes et les designers urbains, s’ils acquièrent les connaissances et les compétences adéquates, peuvent être aussi des acteurs clés de l’adaptation au changement climatique. Deux ateliers de travail collaboratifs réunissant architectes, ingénieurs et designers urbains ont fait état de lacunes à ce sujet. La création d’un outil d’aide à la conception (AAC) spécialisé sur la question de l’adaptation du cadre bâti à la chaleur a été envisagée pour résoudre ce problème. Une recension et une catégorisation d’outils d’AAC ont été conduites pour identifier les qualités susceptibles d’atteindre ce but. Pour le confirmer, sept des outils d’AAC recensés ont été testés par 14 étudiants inscrits à un atelier d’architecture de deuxième cycle de l’Université Laval. Les résultats de l’enquête qui comprend une analyse des présentations finales des projets, un questionnaire électronique et deux groupes de discussion conduits avec les étudiants de l’atelier ont mis en évidence la diversité et la pluralité des besoins des utilisateurs d’outils d’AAC. Pour ces raisons, nous proposons une « feuille de route » (FDR) de l’adaptation au changement climatique pour orienter les praticiens à travers la création d’un projet adapté à la hausse des températures estivales. Celle-ci comprend deux volets : le premier cherche à améliorer la compréhension des praticiens des principaux enjeux de l’adaptation au changement climatique par une organisation graphique et systémique des savoirs. Le deuxième cible et hiérarchise des outils d’AAC qui leur permettent d’acquérir ou de parfaire leurs connaissances de manière autonome. Huit entretiens individuels avec des praticiens de la région de Québec ont été conduits pour vérifier l’atteinte de ces objectifs. Les principaux résultats confirment : i) la capacité de la FDR d’améliorer la compréhension des praticiens, ii) l’intérêt des praticiens pour la formule d’autoapprentissage proposée et iii) la présence des qualités recherchées par les utilisateurs d’outil d’AAC dans la FDR. / For mid-latitude cities, higher summer temperatures due to climate change are a cause for concern because they aggravate the urban heat island phenomenon and reduce thermal comfort inside buildings. The territory of the Quebec Metropolitan Community (CMQ) is used as a case study. By acquiring the appropriate knowledge and skills, architects and urban designers can become key actors in adaptation to climate change. Two workshops bringing together architects and urban designers provided evidence of deficiencies in this area. We hypothesized that a design support tool (DST) focused on the issue of adaptation of mid-latitude cities to rising summer temperatures could help improve knowledge and skills of professionals in the field. We conducted a review and classification of DSTs, which highlight the tools’ features that are likely to reach this goal. To verify this, seven DSTs were selected and tested by fourteen students enrolled in a graduate-level architecture design studio. The results from this test, including an analysis of the final projects, a web-based questionnaire and two focus groups, highlighted the diversity and plurality of DSTs user needs. For these reasons, we propose a "roadmap" (RM) of the climate change adaptation to guide practitioners through the design of a project adapted to higher summer temperatures. It includes two parts: the first aims to improve the practitioners understanding of the key issues of climate change adaptation through a graphical and systemic organization of knowledge. The second seeks to target and prioritize DSTs that enable practitioners to acquire or enhance their knowledge on a self-learning basis. Eight individual interviews with professionals working within the CMQ territory were conducted to verify the RM goals achievement. The main results confirm : i) the RM ability to improve the practitioners understanding, ii) the interest of practitioners for the RM formula based on self-learning and iii) the presence of the qualities sought by the DSTs users within the RM.

Thèse en cotutelle: Université Laval Québec, Canada et Aix Marseille Université, Aix en Provence, France / L’augmentation de la décomposition de la matière organique des cryosols arctiques sous l’effet du réchauffement et de la dégradation du pergélisol contribuerait à une rétroaction positive sur les changements climatiques. Nous étudions les interactions entre le régime thermique, le comportement hydrique et le fonctionnement biogéochimique de deux cryosols, l’un développé dans une tourbière (cryosol histique : H) et l’autre dans des argiles marines postglaciaires (cryosol turbique : T), en conditions naturelles et réchauffées expérimentalement. Les profils ont été instrumentés à Salluit (Nunavik, Canada ; 62°14’N, 75°38’W) et les mesures ont été faites pendant les étés 2010 et 2011. Du fait des propriétés isolantes de la tourbe, la couche active du site H est moins épaisse que celle du site T. Le réchauffement augmente la respiration de l’écosystème (ER) de manière plus intense pour H que pour T, bien que ER pour H soit plus faible. La sensibilité thermique de ER (Q10) est supérieure pour T que pour H et diminue avec le réchauffement pour les deux sols. L’étude montre que les cycles journaliers de ER forment des hystérésis en fonction de la température de surface du sol. L’explication de la variance de ER est améliorée lorsqu’on prend en compte la température minimale de la journée et la profondeur du front de dégel pour H. Pour T, l’ajout de la vitesse du vent et la radiation solaire améliore l’explication de la variance de ER. Nous montrons trois dynamiques spécifiques aux écosystèmes nordiques : 1) ER est dépendante des propriétés du sol et de la composition de la solution du sol ; 2) des variables thermo-indépendantes affectent significativement ER et 3) Q10 évolue au cours de la journée, la respiration basale varie d’une année sur l’autre. La décomposition de la matière organique serait la principale source de CO2 pour H alors que les processus végétaux contrôleraient ER pour T. L’approfondissement du front de dégel contrôle les concentrations des solutés dans la solution des deux cryosols. Nos résultats contribuent à la compréhension et à l’extrapolation des mesures ponctuelles dans les écosystèmes de toundra, pouvant amener à l’amélioration de la modélisation du cycle du carbone dans les cryosols. Mots clés : cryosol histique et turbique, modélisation thermique, teneur en eau volumique, toundra, réchauffement expérimental, respiration de l’écosystème, solution du sol, pergélisol arctique, décomposition de la matière organique, respiration dérivée de la végétation. / Increased organic mater decomposition rate in Arctic Cryosols due to warming and to permafrost thawing can lead to the release of greenhouse gases, thus potentially creating a positive feedback on climate change. We aim to assess the interactions between the thermal regime, the hydric behaviour and the biogeochemical functioning of two different permafrostaffected soils (i.e. Cryosols), one being developed in frozen peat (Histic Cryosol: H), the other being developed in postglacial marine clays (Turbic Cryosol: T), both in natural conditions and under an experimental warming. Profiles were instrumented in Salluit (Nunavik, Canada; 62°14’N, 75°38’W) and monitored during summers 2010 and 2011. Both thermal monitoring and modeling results stressed differences between sites due to the insulating properties of dried peat in summer the active layer at the H site is thinner than at the T site. The induced warming increased CO2 fluxes in both soils; this impact was however more striking at H even if ecosystem respiration (ER) was lower than at T. Temperature sensitivity of ER (Q10), which decreased with warming, was higher at T than at H. We highlighted that diurnal ER cycles showed hysteretic loops as a function of soil surface temperatures. Linear models performed to explain ER variance were improved when we added daily minimum temperature and thaw front depth at H. In contrast at T, adding wind speed and solar radiation in models improved the ER variance explanation. We showed three specific CO2 flux dynamics related to northern ecosystems: 1) the large difference of ER depending on soil properties and soil solution composition; 2) environmental variables strongly alter CO2 fluxes and 3) the diurnal Q10 variations and the inter annual variability of basal respiration. Our results support the assumption that organic matter decomposition might be the major source of CO2 at H while plant-derived processes dominated ER at T. Finally, the thaw front depth controlled solute concentrations in the soil solution at H and T. Our results contribute to understand and extrapolate the numerous punctual measurements of CO2 fluxes from tundra ecosystems, improving carbon cycle modeling in Cryosols. Keywords: Histic and Turbic Cryosol, Thermal modeling, Volumetric water content, Tundra, Experimental warming, Ecosystem respiration, Soil solution, Arctic permafrost, Organic matter decomposition, Plant-derived respiration.

Notre recherche a consisté à poser la politique internationale du climat comme une politique publique et à montrer quelles étaient les dynamiques et les acteurs étant intervenus dans sa construction. Nous nous sommes en particulier attelé à mettre en exergue l'univers de sens ( "référentiel") à partir duquel les dispositifs de cette politique ont été élaborés, ainsi que la manière dont la dynamique d'opposition des intérêts propre aux négociations internationales s'y articulait. / Doctorat en sciences politiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au Centre-Est agro-sylvopastoral sénégalais, comme partout au Sahel sud en particulier, la mise en place du système économique capitaliste colonial au XXe siècle a entraîné la connexion des systèmes de production à l'économie internationale, et des migrations sans précédent de cultivateurs, d 'éleveurs, et de producteurs forestiers. Parallèlement à ces processus socioéconomiques et territoriaux, et dans un contexte de forte activité solaire, les sécheresses se sont paradoxalement accentuées au Centre-Est sénégalais. Pour comprendre les enjeux socioéconomiques et écologiques associés à ces processus, l'hypothèse suivante a été avancée: du fait de la mise en place du système économique capitaliste au XXe siècle, le Centre-Est sénégalais a été affecté par une rupture socio-économique qui a entraîné celle des systèmes écologiques. Pour vérifier cette hypothèse, une analyse diachronique basée sur une approche systémique, et sur des enquêtes socio-économiques, l'analyse de discours, des relevés biogéographiques, la photointerprétation, la télédétection, la cartographie, et l'analyse statistique, a été réalisée. Les résultats montrent que, sous l'effet du système colonial, les structures socio-économiques se sont morcelées au XXe siècle. Du fait de la logique capitaliste de croissance continue de la production, la perception révérencieuse de la nature, et les lnéthodes et techniques d' exploitation qui permettaient la régénération écologique, sont devenues destructives des systèmes écologiques au XXe siècle. Ces derniers n'ont pas connu de perturbations majeures et durables avant le XXe siècle, et semblent avoir été contrôlés principalement par l'activité solaire. Cependant au XXe siècle, des indicateurs de dégradation du couvert végétal, des sols notamment sont apparus au Centre-Est sénégalais. En même temps, le climat s'y est réchauffé, et s'y est paradoxalement asséché. Ce réchauffement s'oppose également, dans la région d'étude, à l'affaiblissement du rayonnement solaire, qui tranche aussi avec le contexte de forte activité solaire. Le Centre-Est sénégalais est ainsi affecté par une rupture socio-économique et écologique au XXe siècle. L'échec de la connexion de l'économie locale au capitalisme explique l'incompatibilité entre systèmes-socio-économiques et la nécessité d'assurer la durabilité des ressources naturelles.

Human activities have contributed to the increase in atmospheric greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2). This anthropogenic gas emission has led to a rise in the average Earth temperature. Moreover, the ocean constitutes the major sink for anthropogenic CO2 and its dissolution in surface waters has already resulted in an increase of seawater acidity since the beginning of the industrial revolution. This is commonly called ocean acidification. The increase in water temperature could induce modifications of the physical and chemical characteristics of the ocean. Also, the structure and the functioning of marine ecosystems may be altered as a result of ocean acidification. <p>Phytoplankton productivity is one of the primary controls in regulating our climate, for instance via impact on atmospheric CO2 levels. Coccolithophores, of which Emiliania huxleyi is the most abundant species, are considered to be the most important pelagic calcifying organisms on Earth. Coccolithophores are characterized by calcium carbonate platelets (coccoliths) covering the exterior of the cells. They form massive blooms in temperate and sub-polar oceans and in particular along continental margin and in shelf seas. The intrinsic coupling of organic matter production and calcification in coccolithophores underlines their biogeochemical importance in the marine carbon cycle. Both processes are susceptible to change with ocean acidification and warming. Coccolithophores are further known to produce transparent exopolymer particles (TEP) that promote particle aggregation and related processes such as marine snow formation and sinking. Thus, the impact of ocean warming and acidification on coccolithophores needs to be studied and this can be carried out through a transdisciplinary approach.<p>The first part of this thesis consisted of laboratory experiments on E. huxleyi under controlled conditions. The aim was to estimate the effect of increasing water temperature and acidity on E. huxleyi and especially on the calcification. Cultures were conducted at different partial pressures of CO2 (pCO2); the values considered were 180, 380 and 750 ppm corresponding to past, present and future (year 2100) atmospheric pCO2. These experiments were conducted at 13°C and 18°C. The cellular calcite concentration decreases with increasing pCO2. In addition, it decreases by 34 % at 380 ppm and by 7 % at 750 ppm with an increase in temperature of 5°C. Changes in calcite production at future pCO2 values are reflected in deteriorated coccolith morphology, while temperature does not affect coccolith morphology. Our findings suggest that the sole future increase of pCO2 may have a larger negative impact on calcification than its interacting effect with temperature or the increase in temperature alone. The evolution of culture experiments allows a better comprehension of the development of a bloom in natural environments. Indeed, in order to predict the future evolution of calcifying organisms, it is required to better understand the present-day biogeochemistry and ecology of pelagic calcifying communities under field conditions.<p>The second part of this dissertation was dedicated to results obtained during field investigations in the northern Bay of Biscay, where frequent and recurrent coccolithophorid blooms were observed. Cruises, assisted by remote sensing, were carried out along the continental margin in 2006 (29 May – 10 June), 2007 (7 May – 24 May) and 2008 (5 May – 23 May). Relevant biogeochemical parameters were measured in the water column (temperature, salinity, dissolved oxygen, Chlorophyll-a and nutrient concentrations) in order to determine the status of the bloom at the time of the different campaigns. Calcification has been shown to be extremely important in the study area. In addition, TEP production was significant at some stations, suggesting that the northern Bay of Biscay could constitute an area of important carbon export. Mortality factors for coccolithophores were studied and the first results of lysis rates measured in this region were presented. <p>Results obtained during culture experiments and comparison with data reported in the literature help to better understand and to predict the future of coccolithophores in a context of climate change. Data obtained during either culture experiments or field investigations allowed a better understanding of the TEP dynamics. Finally, the high lysis rates obtained demonstrate the importance of this process in bloom decline. Nevertheless, it is clear that we only begin to understand the effects of global change on marine biogeochemistry, carbon cycling and potential feedbacks on increasing atmospheric CO2. Thus, further research with a combination of laboratory experiments, field measurements and modelling are encouraged.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished