La déforestation effectuée dans l'optique d'une récolte de bois par l'industrie forestière ou afin d'augmenter la superficie des champs pour l'agriculture est en constante progression dans le monde et amène bien des problèmes environnementaux qui passent de la dégradation du sol, à la diminution de la biodiversité et aux changements climatiques. Il est donc urgent de prendre les mesures qui s'imposent pour contrer ce problème. Une des solutions préconisées actuellement est l'établissement de plantation d'arbres pour le bénéfice de la restauration du sol et de la production commerciale de bois. Ce type de plantation, en région tropicale, est principalement effectué en monoculture d'espèces d'arbres exotiques. Au Panama, en 2003, 89% des arbres en plantation provenaient de quelques genres exotiques seulement. Il y a donc à craindre quant à l'impact sur la biodiversité de ce type de reforestation en plus de ne pas toujours être bien adapté aux conditions du milieu. Il y a donc encore beaucoup de recherche à faire afin de trouver des solutions pertinentes à ces problématiques. Le projet PRORENA est une vaste étude cherchant, par la plantation d'espèces indigènes du Panama, à développer les connaissances touchant les espèces indigènes et leurs comportements en plantation. Le cadre de ce projet était particulièrement intéressant pour effectuer une étude portant sur la caractérisation de la croissance de ces espèces afin de mieux connaître leur autoécologie. L'apport de connaissances dans ce domaine permettra d'aider les propriétaires terriens à faire un choix plus éclairé des espèces les plus intéressantes pour la reforestation en fonction des objectifs visés. Ce projet de recherche visait donc à déterminer l'allométrie de l'allocation de la biomasse des arbres afin de mieux connaître l'autoécologie des espèces étudiées. Nous cherchions donc à mieux comprendre où se dirigent les ressources des arbres afin de faire un choix d'espèces éclairé lors de l'installation d'une nouvelle plantation et dans quelles proportions cette allocation change en fonction de la taille des individus, mais aussi en fonction de l'environnement (disponibilité des ressources, principalement l'eau) et en fonction des groupes fonctionnels. Pour ce faire, la récolte destructive de la biomasse aérienne des arbres a été effectuée pour 21 espèces d'arbres indigènes et 2 espèces exotiques. Cet échantillonnage nous a permis de comparer l'accumulation totale de biomasse aérienne entre les espèces, de même que de comparer la croissance entre deux sites présentant un gradient de précipitation et de richesse du sol. Ce projet a aussi permis de comparer la distribution de la biomasse entre les feuilles, les branches et le tronc en fonction des espèces et des sites et de déterminer si une relation allométrique simple peut être établie entre la biomasse totale et des mesures de taille comme le diamètre à la base de l'arbre et la hauteur. Par ailleurs, le manque d'informations sur les traits fonctionnels des espèces étudiées ne nous a pas permis d'aborder le sujet lors des analyses. Le taux de croissance des arbres varie grandement entre les espèces. Pour le tiers des espèces étudiées, l'accumulation de la biomasse aérienne est plus rapide au site plus humide et permet de penser que pour ces espèces, le choix du site semble important afin d'obtenir une croissance optimale. Certaines espèces indigènes performent aussi bien, sinon mieux que les espèces exotiques étudiées. Il est important de noter que l'allocation de la biomasse aux racines n'a pas été étudiée. Il est fort probable que la longueur de la saison sèche à Rio Hato influence positivement la croissance racinaire au détriment de la croissance aérienne et qu'il soit possible d'observer ces différences au niveau des traits étudiés. L'étude des relations entre les ratios longueur de la couronne:diamètre de la couronne et longueur de la couronne:hauteur totale et la taille soulignent l'importance de retirer cet effet afin de comparer les sites principalement à cause de la présence d'espèces aux tailles très variées. Lorsque ces ratios sont corrigés, nous observons un effet de l'espèce très prononcé. Par ailleurs, ces traits qui diffèrent entre les sites pour certaines espèces sont plus grands à Soberania. Finalement, il y a une relation importante entre le diamètre à la base de l'arbre, mesure simple de croissance, et la biomasse totale ce qui permet de déterminer l'accumulation de la biomasse aérienne pour n'importe quelle espèce d'arbre dans des conditions environnementales très différentes en termes de précipitation et de richesse du sol au Panama. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Biomasse aérienne, Plantation d'arbres, Gradient de précipitation, Tropiques, Transformation d'Aitchison.

La prévision d'anomalies saisonnières et intrasaisonnières des précipitations est utile dans des domaines tels que l'agriculture et la gestion de l'eau, ainsi que dans la prévention des catastrophes climatiques dans les pays tropicaux. Les anomalies de température de la surface de la mer (Sea Surface Temperature; SST) associées au forçage El Nino/Southern Oscillation (ENSO) constituent une source majeure de prévisibilité dans les tropiques. En effectuant une mise à l'échelle dynamique des prévisions de modèles de circulation générale (MCG), les modèles régionaux du climat (MRC), grâce à leur résolution accrue, pourraient permettre une bonne prévision de ces anomalies saisonnières et intrasaisonnières dans les tropiques. Cette étude constitue une évaluation de l'habilité d'un MRC (le Rossby Center Regional Atmospheric Model version 3; RCA) à effectuer une mise à l'échelle des anomalies de SST et circulation de grande échelle associées au forçage ENSO. RCA est configuré sur un domaine comprenant l'est de l'Océan Pacifique tropical et les tropiques américaines, et il est exécuté pour 27 années différentes pour la période 1979-2005. Le modèle utilise comme conditions aux frontières les SST observées et les réanalyses du European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) pour la circulation de grande échelle. Nous étudions la performance de RCA à représenter les patrons régionaux de précipitation dans les tropiques américaines, en se concentrant sur la climatologie et la variabilité saisonnière et intrasaisonnière associée à ENSO. Les statistiques intrasaisonnières à l'étude sont la distribution de l'intensité de précipitation ainsi que les moments de transition entre les saisons sèches et humides. Deux articles acceptés pour publication dans la revue Tellus Series A : Dynamic Meteorology and Oceanography sont présentés ici, le premier se concentrant sur l'échelle saisonnière et le second sur l'échelle intrasaisonnière. Il est démontré que le modèle RCA reproduit la majorité des caractéristiques régionales de la précipitation ainsi que la variabilité de la précipitation associée à ENSO. Cette étude est une évaluation préliminaire pour le modèle RCA, qui devrait être suivie par une analyse plus poussée qui utiliserait des conditions aux frontières provenant d'un MCG. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle Régional du Climat, ENSO, Variabilité interannuelle, Précipitation, Tropiques américaines.

L'Amazonie brésilienne a connu une importante et rapide modification de l'exploitation de sa forêt dans les 40 dernières années. La région du fleuve Tapajós dans l'état du Pará est un front majeur de colonisation et connaît des taux de déboisement de grande ampleur. Les superficies forestières sont réduites, de même que morcelées par la pratique de l'agriculture sur brûlis. La dégradation de l'environnement se traduit par certains problèmes de santé humaine, notamment l'exposition au mercure (Hg) par la consommation abondante de poissons. Les activités anthropiques en bordure du fleuve accentuent l'érosion des sols et libèrent le Hg naturellement présent dans les sols. Du côté aquatique, des concentrations importantes de Hg sont enregistrées dans les poissons et dans les sédiments. Comme la matière organique terrigène (MOT) est un substrat de transport de ce métal, la connaissance des mouvements de MOT peut s'avérer un outil précieux dans la compréhension de la dynamique de ce polluant diffus affectant la santé humaine et celle des écosystèmes. Afin de comprendre le devenir de la MOT depuis le milieu terrestre jusque dans le milieu aquatique et ce en fonction de l'utilisation du territoire, les biomarqueurs de la lignine ont été employés comme traceurs. Une première étape de recherche a été de décrire la MOT en fonction de la composition en phénols de la lignine par l'étude d'échantillons de végétaux dominants et d'échantillons de différents horizons de sol pour chaque utilisation du territoire (forêt, jachère, agriculture pâturage). De nouveaux indicateurs de milieux boisés et déboisés ont pu être définis de même que des indicateurs propres au milieu tropical amazonien. Dans un deuxième temps, les connaissances sur la nature et la quantité de MOT ont été combinées à celles de la MOT du milieu aquatique. Pour ce faire, des échantillons de matière particulaire en suspension et de sédiments récoltés dans trois bassins versants ont été analysés. En combinant les analyses de biomarqueurs avec des systèmes d'information géographique (SIG) pour analyser les caractéristiques des bassins versants et avec la datation des carottes de sédiments, il a été possible de dresser un portrait des transferts de MOT en fonction du temps et en fonction des bassins versants. Principalement, il y a plus d'apports de MOT au système aquatique dans les sédiments récents, peu importe le bassin versant. La nature de cette matière organique correspond à la signature ligneuse des pâturages, démontrant l'influence des milieux déboisés sur le milieu aquatique. La datation des carottes a permis l'association de la vague de déboisement aux changements récents des quantités et qualités de MOT retrouvée dans le milieu aquatique. Au niveau spatial, les travaux identifient des composantes précises de l'occupation du territoire et des caractéristiques des bassins versants associées aux apports de MOT. Cette étude contribue au renouvellement des connaissances fondamentales géochimiques du milieu tropical tout en permettant de mesurer l'impact de l'occupation récente du territoire amazonien sur les cycles de la matière organique. La détérioration subséquente des milieux aquatiques par la présence de Hg, l'eutrophisation et la production possible de gaz à effet de serre dans les plans d'eau pourrait ainsi être mieux encadrée et restreinte par des actions visant à contenir les mouvements de la matière organique dans la région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Déforestation, MOT, Biomarqueurs de la lignine, 210Pb, Sols, Sédiments.

En milieu tropical, les enjeux environnementaux et socioéconomiques qu'entraînent les aménagements hydroélectriques sont plus importants du fait de la présence d'agglomérations humaines le long des cours d'eau, de la dépendance directe des populations rurales, de l'exploitation des ressources agricoles et forestières riveraines, mais aussi de la présence d'écosystèmes fragiles dans les zones côtières, comme les mangroves. Dans ce contexte, la construction et l'exploitation de nouveaux aménagements hydroélectriques dans un bassin côtier qui abrite déjà un ou plusieurs barrages engendrent des effets complexes et cumulatifs sur l'environnement, ainsi que des enjeux économiques et de gouvernance majeurs, difficiles à prendre en compte à travers les études d'impacts sur l'environnement des projets de barrages isolés. L'objectif de cette étude est, en s'appuyant sur le cas du bassin du Konkouré, en Guinée, de proposer des éléments d'une démarche méthodologique adaptée permettant de passer du processus décisionnel, traditionnellement dominé par des experts (évaluateurs) et l'État (décideur), à une démarche qui favorise l'implication des acteurs concernés et une vision holistique. Le bassin du Konkouré abrite plusieurs sites hydroélectriques aménageables (Garafiri, en exploitation depuis fin 1999, Kaléta, Souapiti et Amaria, à l'étude). L'étude propose la réalisation d'une évaluation environnementale stratégique (ÉES) basée sur une approche d'aide multicritère à la décision (AMCD) qui permet de construire une option consensuelle pour la mise en valeur de ces aménagements. Elle soulève cependant des défis d'ordre méthodologique, dont l'implication de tous les acteurs du bassin, la prise en compte des particularités liées à la vulnérabilité des estuaires à mangroves et la mise en évidence des effets cumulatifs. L'étude établit d'abord des démarches et outils méthodologiques pour l'analyse de la vulnérabilité de l'estuaire et la participation du public à un processus de planification basée sur l'aide multicritère à la décision. Ces éléments permettent d'alimenter par la suite le processus décisionnel relatif au choix du scénario de consensus pour l'exploitation du potentiel hydroélectrique dans son ensemble. Les principales étapes de cette approche sont: la structuration du problème ; l'évaluation des impacts potentiels des différentes options; le rangement des options selon les approches PROMETHÉE et GAÏA, par l'utilisation du logiciel DECISIONLAB (DLAB) et la simulation de négociations pour la construction d'un consensus. Les résultats de l'étude de cas du bassin du Konkouré sont : l'identification de quatorze acteurs, l'élaboration de dix options, la construction des neuf critères avec leurs indicateurs et échelles de mesure, la réalisation d'une base de données dans un SIG, la simulation des inondations potentielles entraînées par les différentes options et le rangement des options selon chaque acteur et tout le groupe. L'analyse de ces résultats permet de tirer des enseignements sur les enjeux majeurs liés à l'exploitation des aménagements hydroélectriques dans les bassins côtiers en milieu tropical, ainsi que de discuter des effets cumulatifs en estuaire. Elle montre aussi la possibilité d'adaptation d'une AMCD participative, par l'intégration de techniques de participation publique déjà connues en Afrique subsaharienne. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : bassin côtier, EES, hydroélectricité, aide multicritère, multi-acteurs, choix d'options, enjeux, critères, indicateurs, SIG, DLAB, impacts induits, déplacement de population, estuaire, mangrove, participation des acteurs.

Ce travail de thèse porte sur la description des aérosols stratosphériques et des mécanismes de transport responsables de leur évolution dans le temps à partir des deux premières années d'observations du lidar CALIOP embarqué sur le satellite franco-américain CALIPSO, lancé en mai 2006. Après adaptation des algorithmes de restitution aux faibles signaux de diffusion Mie des aérosols stratosphériques et correction de l'étalonnage rendue nécessaire par la présence d'aérosols dans la gamme d'altitude de l'étalonnage des produits standards, il est montré qu'il est possible d'obtenir des profils moyens zonaux de rapport de diffusion avec une précision de 2%. Après application de ces corrections ainsi que d'un masque de nuages reposant sur la dépolarisation du signal lidar, l'évolution observée des aérosols entre 15 et 40 km d'altitude de juillet 2006 à septembre 2008, conduit aux conclusions suivantes : a) l'approvisionnement souvent ignoré et fréquent de la stratosphère en aérosols par des éruptions volcaniques relativement mineures, d'indice d'explosivité de 3 à 4, se traduisant par des panaches autour de 19-20 km d'altitude, soulevés lentement par la suite par la circulation de Brewer-Dobson pour parvenir un an plus tard à 25 km ; b) le découplage entre la moyenne et la basse stratosphère séparées par une région de vitesse verticale faible ou nulle vers 20 km. En accord avec les idées prévalant sur le sujet, la moyenne stratosphère tropicale apparaît comme le siège d'un soulèvement lent à une vitesse de l'ordre de 300 m/mois, confiné dans le " tropical pipe ", suivi à plus haute altitude d'un échange méridional d'intensité modulée par l'oscillation quasi-biennale. Par contre et en contradiction avec le schéma aujourd'hui accepté de soulèvement lent produit par l'échauffement radiatif de l'air depuis le niveau du sommet des enclumes convectives vers 14 km, la région en dessous de 20 km apparaît être le siège de violentes injections d'air propre, depuis la troposphère et vraisemblablement lessivé dans les nuages, particulièrement intenses à l'équateur durant la saison convective la plus active de l'été austral. Dans la mesure où la TTL, Tropical Transition Layer, est définie comme la région de la stratosphère soumise à l'influence de la troposphère, ces observations suggèrent que son sommet se situe vers 20 km. Une conséquence du mélange avec l'air propre troposphérique est le nettoyage rapide dans cette tranche d'altitude des aérosols volcaniques qui peuvent s'y trouver. Enfin une autre observation inattendue est celle de la présence chaque année de couches aérosols entre 15 et 18 km limitées à l'Afrique de l'Ouest et à l'Asie du Sud durant leur saison respective de mousson, dont il est suggéré qu'il puisse s'agir de fines poussières minérales d'origine désertique.

Les modèles d’habitat hydrauliques sont fréquemment utilisés pour prédire les impacts écologiques de la gestion des débits des rivières. Ils couplent des modèles hydrauliques des tronçons de rivières à des modèles de "préférences" des organismes pour les conditions hydrauliques de leur microhabitat (vitesses, hauteurs, forces). Les modèles d'habitat statistiques reposent sur une modélisation des distributions en fréquence des variables hydrauliques. Ils sont simples d'utilisation mais ne sont pas applicables en l'état en milieu insulaire tropical. Nous avons développé des modèles biologiques de préférences hydrauliques de 15 taxons diadromes des îles tropicales (crevettes et poissons), ainsi que des modèles hydrauliques statistiques adaptés aux rivières à forte pente et forte granulométrie. Les modèles utilisent cinq jeux de données biologiques existants (~8350 échantillons de pêches électriques, 52 rivières) et des mesures hydrauliques originales (44 rivières, 69 station×date), collectés dans quatre îles des Caraïbes (Guadeloupe, Martinique) et de l'Océan Indien (Mayotte, Réunion), en collaboration avec des partenaires locaux. Nos modèles hydrauliques statistiques prédisent les distributions de vitesses et de hauteurs d'eau observées avec plus de précision que les modèles développés en Europe continentale. Les modèles biologiques reflètent que les contraintes hydrauliques contribuent généralement faiblement à la sélection du microhabitat en milieu tropical. Néanmoins, certains taxons montrent des préférences hydrauliques significatives et comparables entre les jeux de données. Nous illustrons l'application possible des résultats pour guider la gestion des débits / Hydraulic habitat models are frequently used for predicting the ecological impacts of flow management in stream reaches. Their hydraulic component describes microhabitat hydraulics within the reach (e.g. velocity, depth); their biological component describes the "preferences" of aquatic taxa for microhabitat hydraulics. Statistical habitat models involve the modelling of the frequency distributions of hydraulic variables in reaches. Their application requires simple data, but such models are not available for insular tropical streams. We developed hydraulic preference models for 15 diadromous taxa of tropical islands (shrimps and fishes), and statistical hydraulic models for steep streams with large bed particle size. Our models are based on five available biological data sets (~8350 electrofishing units, 52 streams) and original hydraulic measurements (44 streams, 69 site×date) collected in four islands in the Caribbean region (Guadeloupe, Martinique) and the Indian Ocean (Reunion, Mayotte), in collaboration with local partners. Our hydraulic models improve the predictions of observed velocity and depth distributions when compared with previous models developed in continental Europe. Our biological models reflect that hydraulics contribute less to microhabitat selection in tropical islands than elsewhere. Nevertheless, some taxa have significant hydraulic preferences that are comparable among data sets and we illustrate a potential application of our results for guiding low flow management in tropical insular streams