Depuis quelques années, la curiosité de la communauté scientifique s’oriente de plus en plus vers la production et l’usage du biochar en agriculture comme amendement. En plus d’être un moyen efficace de valorisation des déchets agricoles et forestiers, il pourrait contribuer à la restauration de la fertilité des oxisols tropicaux et donc au maintien de la productivité des écosystèmes agricoles tropicaux. En retour, cette restauration pourrait contribuer à réduire la pression sur la forêt tropicale, c’est-à-dire la déforestation pour la production agricole. La présente étude a été conduite en plein champ dans la région de l’Ouest Cameroun en Afrique centrale. Elle avait pour objectif de produire, caractériser et tester l'effet de deux biochars, d'origine agricole et forestier, sur les propriétés physico-chimiques d’un oxisol et sur la production et l’équilibre nutritionnel du maïs. Dans un premier temps, il a fallu construire localement un four pyrolytique amélioré par rapport à ce qui se fait actuellement, recyclant les gaz de combustion. Les deux biochars fabriqués à base de résidus locaux (écorce d’eucalyptus et rafles de maïs), avec ce nouveau pyrolyseur amélioré de type « retort » à 300°C, ont été caractérisés (méthodes ASTM, IBI, EBC) et respectaient les normes internationales de biochar. L’expérience au champ avec trois répétitions couvrait 30 parcelles irriguées de 4 m x 4 m chacune, disposées suivant un plan expérimental en split plot. Deux modes de travail du sol, le labour à plat et les sillons-billons, en parcelle principale et en sous parcelle une combinaison aléatoire des cinq traitements contenant l’un ou l’autre des biochars (T2-T3) ou sans biochar (T1), appliqués au début de la première campagne de production uniquement. Le traitement de base dans toutes les parcelles était la dose d’engrais minéral recommandée pour la culture du maïs dans la région à savoir 200 kg NPK ha⁻¹ +100 kg N ha⁻¹. Le biochar était appliqué à la dose de 15 t ha⁻¹. Les propriétés physico-chimiques du sol et des feuilles de maïs ainsi que son rendement sous ces parcelles ont été mesurées, six et douze mois après l’application du biochar. Les résultats ont été analysés par la procédure GLIMIX de SAS suivis du test de comparaison multiple Tukey HSD lorsque nécessaire. Les résultats suggèrent les conclusions suivantes : les biochars d’écorce d’eucalyptus et de rafles de maïs remplissent bien l’essentiel des critères de définition proposés par le IBI et le EBC pour les biochars. Selon IBI, ce sont des biochars de classe 3 (10 ≤ Corg ≤ 30). Le nouveau pyrolyseur pourra servir à produire un biochar de qualité à partir des résidus communs au Cameroun en réduisant les émissions de gaz. L’application du biochar dans nos conditions a eu peu d’effets sur les propriétés physico-chimiques du sol ; cependant, l’augmentation significative du pH (0,3 et 0,5 unités) et du carbone organique du sol (0,4 %) rendent cette technologie acceptable pour le programme global « 4 pour 1000 » initié par la France après la Cop 21. L’analyse nutritionnelle foliaire a révélé une augmentation significative de la teneur en Mg et Ca des plants de maïs dans les parcelles amendées au biochar que non ; le rendement à l’ha du maïs a augmenté de 54 % durant la première période de production et de 51 % durant la seconde dans les parcelles ammendées au biochar par rapport à celles non amendées. Cette augmentation de rendement se traduit autrement en une déforestation due à l’agriculture évitée de 25 %. Tous ces résultats indiquent que le biochar pourrait être un outil précieux pour faire face aux enjeux liés à la déforestation et aux changements climatiques dans les régions tropicales humides, ce par une production agricole durable. / In recent years, the interest of the scientific community has shifted increasingly towards the production and use of biochar in agriculture as an amendment. In addition to being an efficient means of recovering agricultural and forestry waste, it could contribute to restoring the fertility of tropical oxisols and thus maintaining the productivity of tropical agricultural ecosystems. As a result, this restoration could help in decreasing the pressure on rainforests, that is, deforestation for agricultural production. This field study was carried out in the West region of Cameroon in Central Africa. Its aim was to produce, characterize and test the effect of two biochars from agricultural and forestry origin on the physico-chemical properties of an oxisol and on maize production and maize nutritional equilibrium. Firstly, we constructed locally a retort kiln that improves on the currently-used technology (gas recycling, smoke and pollution reduction, higher biochar yield). The two biochars made from local residues (eucalyptus bark and corn cobs) using this improved kiln at 300 ° C, were characterized using ASTM, IBI and EBC methods. The field experiment included 30 irrigated plots of 4 m × 4 m each, in a split plot design. Two soil tillage modes: flat plowing and furrow-ridges, with three replicates were compared with four biochar treatments, incorporated to soil at the beginning of the first production period. The basic treatment in all plots was the recommended mineral fertilizer rate for maize production in the area: 200 kg NPK +100 kg N. Biochar was applied at 15 t ha⁻¹. Maize yield, soil physico-chemical properties and leaf nutritional equilibrium were assessed, six and twelve months after application of the biochar. The results were analyzed using SAS GLIMIX procedure followed by the Tukey HSD multiple comparison test when necessary. Results suggest the following conclusions: Eucalyptus bark and corncob biochars fulfill most of the criteria definition proposed by IBI and EBC for biochars. According to IBI, these are class 3 biochars (10 ≤ Corg ≤ 30). The new pyrolyser can thus be used to produce good quality biochar from common residues in Cameroon with reduced gas emissions. The application of biochar under our conditions has had little effect on the physicochemical properties of the soil; however, the significant increase in pH (0.3 and 0.5 units) and soil organic carbon (0.4 %) makes this technology acceptable for the global program "4 per 1000" initiated by France after Cop 21. Foliar nutritional analysis revealed a significant increase in the Mg and Ca content of maize plants in biochar amended plots; the yield per hectare of maize increased by 54 % during the first production period and by 51 % during the second in the biochar amended plots compared to the control. This increase in yield is otherwise translated into 25 % avoided deforestation due to agriculture. All these results indicate that biochar could be a valuable tool to face the challenges of deforestation and climate change in the humid tropical zones, through sustainable agricultural production.

La conception bioclimatique des enveloppes des bâtiments s'intègre dans une démarche de maîtrise de l'énergie et constitue de ce fait un enjeu primordial. Elle nécessite la connaissance des performances énergétiques des composants d'enveloppe et des systèmes associés et doit permettre d'éviter le recours à des dispositifs de chauffage ou de refroidissement, forts consommateurs d'énergie. Dans ce cadre, les technologies passives sont tout à fait indiquées, dans la mesure où elles permettent de réguler les conditions d'ambiance en utilisant des moyens naturels, sans apport énergétique supplémentaire. Les parois complexes en sont un exemple, et se présentent sous la forme d'une juxtaposition de matériaux,séparés par une ou des lames d'air. Nous nous intéressons dans ces travaux à un type particulier de paroi complexe,incluant un produit mince réfléchissant (PMR). Ces derniers sont utilisés en solation thermique des bâtiments et se présentent sous la forme de minces membranes dont les faces sont recouvertes d'aluminium. Compte-tenu de leurs propriétés thermophysiques et de leur épaisseur, ces produits n'entrent pas tous dans la définition des isolants thermiques, selon la norme NF-P-75-101. Le principale conséquence qui en découle est que leurs performances thermiques ne sont pas certifiées par les organismes de référence. En outre, leur mise en oeuvre dans une paroi nécessite la présence d'une ou plusieurs lames d'air, contiguës aux faces réfléchissantes. La paroi ainsi constituée est une paroi complexe, siège de transferts énergétiques couplés. Afin de cerner le comportement thermique d'une telle paroi, il est nécessaire de proposer une modélisation adaptée. Les remarques précédentes illustrent la double problématique des PMR, l'une à caractère réglementaire, l'autre à caractère scientifique. Afin d'apporter des éléments de réponse, une méthodologie en deux volets est proposée. Le premier est expérimental et consiste en la détermination des caractéristiques thermiques de toitures complexes intégrant des PMR, au départ d'une plate-forme expérimentale en environnement naturel ; le second traite de la modélisation d'une toiture complexe au départ d'un prototype de code de calcul dédié, s'apparentant à un code de simulation du comportement énergétique des bâtiments. Les deux volets sont conciliés dans une démarche de validation expérimentale, menant à l'évaluation des prédictions du code de calcul relativement à des données issues d'expérimentations.

L'objectif de cette étude fut d'établir l'effet de l'humidité d'équilibre du bois de trois espèces tropicales sur ses propriétés physiques dans la zone de la saturation des membranes. Deux techniques expérimentales ont été utilisées: soit la méthode des solutions salines saturées (de 58% à 90% d'humidité relative), soit celle de la membrane poreuse sous pression (au-dessus de 96% d'humidité relative). Ces essais de sorption ont été couplés avec des mesures de retrait ainsi qu'à des essais de compression tangentielle. Les résultats indiquent qu'à l'équilibre, les retraits radial, tangentiel et volumétrique débutent au-dessus de la saturation des membranes cellulaires. Ces résultats peuvent être expliqués par l'effet de l'hystérèse à la saturation sur les propriétés du bois. Ce phénomène implique que la perte d'eau hygroscopique se produit déjà en présence d'eau liquide. Contrairement au retrait, les résultats des essais mécaniques ne furent pas si concluants. Ainsi, l'humidité d'équilibre à laquelle le bois avait déjà commencé à éliminer l'eau des membranes s'est située autour de 51,5% pour le tornillo, 36,3% pour le pumaquiro et 77,3% pour le huayruro.

L 'Acanthus pubescens Engl., arbuste originaire d'Afrique, a massivement colonisé d'anciennes aires de coupe forestière industrielle au Parc National de Kibale, en Ouganda. Dans ces zones perturbées, la régénération de la forêt tropicale est arrêtée. Le succès de recrutement des espèces arborescentes dans un environnement donné est fonction des processus associés aux graines et aux plantules. Ainsi, dans ce mémoire, nous évaluons si des facteurs tels que la dissémination des graines, la granivorie, l'herbivorie et la compétition pour les ressources abiotiques limitent la régénération dans les îlots de VA. pubescens. Les résultats suggèrent que les graines disséminées sont viables, que la granivorie n'est pas une contrainte majeure pour la régénération et que l'herbivorie mammalienne ne limite pas la performance et la survie des plantules. Toutefois, la compétition pour les ressources, principalement la lumière, semble être en partie responsable de l'arrêt de la régénération forestière dans les îlots de VA. pubescens.

Les recherches en halieutique ont pour objectif d’améliorer les connaissances sur le fonctionnement des populations de poissons afin de transférer celle-ci vers des outils de gestion. Ce travail de thèse repose sur un ensemble d’expériences et de modélisations destinées à approfondir notre compréhension générale du comportement associatif de poissons grands pélagiques avec des objets flottants à la surface de l’océan. Notre objectif est de tester si les milliers d’objets flottants artificiels déployés par les pêcheurs (DCP - Dispositifs de Concentration de Poissons) constituent des pièges écologiques pour les thons tropicaux. <p><p>Pour mener à bien ce travail, nous avons dans le premier chapitre caractérisé le comportement individuel de thons dans un réseau de DCP ancrés. L’analyse de données de marquage acoustique de 96 thons albacores (Thunnus albacares) (30-96 cm) à Hawaii montre que les thons présentent une plasticité comportementale forte face aux DCP qu’ils rencontrent mais également que le temps de résidence sous les DCP diminue avec la taille des individus. Afin de quantifier l’impact de l’augmentation de la densité de DCP il est essentiel de comprendre les mécanismes et les facteurs qui influencent les temps de résidences sous les DCP. Dans le second chapitre, des expériences de choix binaires suggèrent un rôle de la biomasse agrégée dans la formation, la maintenance et la dispersion des agrégations que forment les thons sous les objets flottants. La quantification de la dynamique des arrivées et des départs des poissons aux DCP permettra de valider les hypothèses que nous proposons concernant les mécanismes sociaux sous-jacents d’une part et d’autre part de tester l’influence de la qualité de l’environnement et de la densité de DCP sur les temps de résidences individuels et la distribution spatiale des populations. Dans le troisième chapitre, la comparaison de facteurs de condition de listaos (Katsuwonus pelamis) matures capturés en bancs libres et sous objets flottants dans une zone naturellement riche en objets flottants, et relativement peu impactée par le déploiement de DCP (Le Canal du Mozambique), nous a permis d’établir un point de référence essentiel pour estimer les effets des perturbations actuelles. Plus généralement, les résultats obtenus dans les différents chapitres tendent à conforter l’hypothèse d’un rôle social et non trophique des objets flottants dans l’écologie de thonidés. Les résultats obtenus durant cette thèse amènent à poser un regard nouveau sur l’hypothèse du piège écologique. <p><p>Notre travail s’est principalement intéressé à un modèle biologique de choix, les thons tropicaux. Cependant le cadre théorique des questions abordées, les outils d’observations et les méthodes d’analyses développées sont assez génériques pour être appliqués aux autres espèces rencontrées sous les objets flottants. Cette recherche s’intègre plus généralement dans les problématiques visant à mieux comprendre les stratégies comportementales et la distribution des populations dans des environnements multi-sites.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le changement climatique est relié à l'évolution de la composition chimique de l'atmosphère et de sa capacité oxydante, impliquant le système COV-NOy-HOx-O3. La troposphère tropicale, de l'Afrique de l'Ouest en particulier, joue un rôle critique sur la composition atmosphérique globale pour trois raisons majeures : (1) l'existence d'importantes sources de précurseurs d'espèces photooxydantes, (2) une photochimie active, (3) une activité convective intense en période de mousson. Pour évaluer son rôle, il est nécessaire de bien caractériser ces différents processus et leur interaction. Cette question est au coeur du programme international AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) dans lequel s'inscrit cette thèse. Ce travail a pour objectif de caractériser et d'évaluer l'impact de la convection nuageuse profonde sur la chimie photooxydante de la troposphère libre en Afrique de l'Ouest, en particulier pour les composés organiques volatils (COV), qui sont d'importants précurseurs d'ozone. Ce travail s'appuie sur les données physico-chimiques recueillies sur les deux avions de recherche français au cours de la campagne d'observation intensive de l'été 2006 de AMMA. Afin de compléter le dispositif instrumental embarqué, une nouvelle instrumentation de mesure indirecte des COV a été d'abord développée. Puis, l'utilisation de traceurs physico-chimiques et la mise en place d'outils diagnostiques appliqués aux COV (profils verticaux de concentrations, rapport de concentration de COV ad hoc, horloge photochimique, réactivité totale vis-à-vis de OH) ont montré que la convection profonde assure un transport vertical rapide et efficace des espèces gazeuses réactives émises près de la surface vers la haute troposphère. Enfin, un modèle photochimique de boîte 0D a permis de renseigner l'évolution de la composition chimique des masses d'air post-convectives. Les simulations montrent que les espèces transportées par la convection participent activement à la chimie et conduisent à une production nette et significative d'ozone dans la haute troposphère. La sensibilité de la production d'ozone aux précurseurs gazeux (COV et NOx) a été également évaluée

Le changement climatique est relié à l’évolution de la composition chimique de l’atmosphère et de sa capacité oxydante, impliquant le système COV-NOy-HOx-O3. La troposphère tropicale, de l’Afrique de l’Ouest en particulier, joue un rôle critique sur la composition atmosphérique globale pour trois raisons majeures : (1) l’existence d’importantes sources de précurseurs d’espèces photooxydantes, (2) une photochimie active, (3) une activité convective intense en période de mousson. Pour évaluer son rôle, il est nécessaire de bien caractériser ces différents processus et leur interaction. Cette question est au coeur du programme international AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) dans lequel s’inscrit cette thèse. Ce travail a pour objectif de caractériser et d’évaluer l’impact de la convection nuageuse profonde sur la chimie photooxydante de la troposphère libre en Afrique de l’Ouest, en particulier pour les composés organiques volatils (COV), qui sont d’importants précurseurs d’ozone. Ce travail s’appuie sur les données physico-chimiques recueillies sur les deux avions de recherche français au cours de la campagne d’observation intensive de l’été 2006 de AMMA. Afin de compléter le dispositif instrumental embarqué, une nouvelle instrumentation de mesure indirecte des COV a été d’abord développée. Puis, l’utilisation de traceurs physico-chimiques et la mise en place d’outils diagnostiques appliqués aux COV (profils verticaux de concentrations, rapport de concentration de COV ad hoc, horloge photochimique, réactivité totale vis-à-vis de OH) ont montré que la convection profonde assure un transport vertical rapide et efficace des espèces gazeuses réactives émises près de la surface vers la haute troposphère. Enfin, un modèle photochimique de boîte 0D a permis de renseigner l’évolution de la composition chimique des masses d’air post-convectives. Les simulations montrent que les espèces transportées par la convection participent activement à la chimie et conduisent à une production nette et significative d’ozone dans la haute troposphère. La sensibilité de la production d’ozone aux précurseurs gazeux (COV et NOx) a été également évaluée. / Recent climatic change is tightly linked to the evolution of the chemical composition of the atmosphere and its oxidizing capacity through VOC-NOy-HOx-O3 system. The tropical troposphere, in particular of West Africa, plays a major role in the global atmospheric composition for three major reasons: (1) the existence of important ozone precursor sources, (2) an active photochemistry, (3) an intense convective activity during the monsoon period. To evaluate its role, it is necessary to characterize these processes and their interactions. This is one of the main objectives of the AMMA (African Monsoon Multidisciplinary Analyzes) international program. The present work goes through the frame of AMMA. Its main objective is to characterize and evaluate deep convection impact on the upper troposphere chemistry of West Africa, in particular for volatile organic compounds (VOC). This work is based on the data collected on the two French research aircrafts during the special observation period of AMMA in summer 2006. In order to enhance the instrumental device deployed onboard, a new offline instrumentation for non-methane hydrocarbons (NMHC) measurement was developed. Then, various physical and chemical tracers and several diagnostic tools applied to VOC data (vertical profiles, concentration ratios, photochemical clock, OH reactivity) showed that deep convection provides a fast and effective vertical transfer of reactive species emitted near the surface to the upper troposphere. At last, a photochemical box model 0D was used to simulate the chemical evolution of the composition of postconvective air masses. Simulations showed that reactive species transported by deep convection participate actively to the upper troposphere chemistry and lead to a significant and net ozone production. Ozone production sensitivity to VOC and NOx was also evaluated in the model.

Les techniques en ondelettes pour l'étude des structures géophysiques dans le domaine atmosphérique sont passées en revue afin de compléter les outils couramment utilisés (FFT...). Leurs contributions résident dans l'analyse visuelle et de synthèse de l'information des phénomènes géophysiques multi-échelles et / ou non-stationnaires et de leur quantification. Notre étude porte également sur les ondes de gravité qui jouent un rôle essentiel dans la circulation générale et qui restent mal documentées dans la région tropicale de l'hémisphère Sud dû à un manque de mesures expérimentales. Les techniques en ondelettes sont appliquées aux mesures à haute résolution issues des radiosondages (La Réunion, Irène, Tromelin) et du Lidar Rayleigh (La Réunion) pour l'analyse des ondes de gravité dans la basse et moyenne atmosphère. Dans la première partie, nous rappelons principalement le contexte historique des techniques en ondelettes, les descriptions et les théories des structures ondulatoires, en particulier des ondes de gravité en région tropicale. Dans une seconde partie, nous présentons les techniques en ondelettes : la transformée en ondelettes continues et les analyses multirésolution et en paquets d'ondelettes. Leur utilisation pratique est illustrée sur des signaux académiques. Dans une troisième partie, des études géophysiques soulignent la variabilité multi-échelle de l'ozone induite par les ondes de gravité dans la basse atmosphère au-dessus de la Réunion et Irène. De nouvelles méthodes, issues de l'analyse en ondelettes, sont proposés pour estimer les paramètres d'ondes de gravité à partir des données température du Lidar et pour suivre leur évolution spatio-temporelle. Pour finir, une étude climatologique préliminaire des paramètres spectraux des modes cohérents, extraits des données de Tromelin par la transformée en ondulettes continues, révèle le rôle prépondérant de la génération des ondes de gravité en région tropicale, particulièrement en été.