La mer est un moyen important de transport et du commerce international surtout le transport des produits pétroliers.Mais le transport maritime surtout le transport des hydrocarbures ne peut pas se concevoir sans l'intervention de risques de pollution pétrolière.Certaines zones comme la mer méditerranée sont exposées au trafic maritime très dense qui menace leurs écosystèmes. La mer méditerranée est une route importante pour le transport maritime et elle est un espace de transite.Mais le trafic maritime est une des principales causes de pollutions pétrolières de la mer méditerranée.Cette pollution des navires pourra être de deux types. Il pourra s'agir d'une pollution accidentelle ou d'une pollution opérationnelle.Heureusement la communauté internationale a adopté des règles juridiques pour la répression et la prévention contre la pollution pétrolière provenant des navires. Du fait de sa spécificité, la Méditerranée bénéficiera d'une règlementation particulière.Mais malheureusement il existe actuellement une hétérogénéité entre les pays Méditerranéens dans la mise en œuvre des normes internationales et régionales pertinentes. Cette hétérogénéité est attribuée à deux raisons :- Le régime international et régional contient des lacunes juridiques qui réduisent de son efficacité ;- La géopolitique de la mer méditerranée qui se traduit par l'inégalité économique et technologique entre les pays du Nord riches et les pays du Sud pauvres.

La mer est un moyen important de transport et du commerce international surtout le transport des produits pétroliers.Mais le transport maritime surtout le transport des hydrocarbures ne peut pas se concevoir sans l'intervention de risques de pollution pétrolière.Certaines zones comme la mer méditerranée sont exposées au trafic maritime très dense qui menace leurs écosystèmes. La mer méditerranée est une route importante pour le transport maritime et elle est un espace de transite.Mais le trafic maritime est une des principales causes de pollutions pétrolières de la mer méditerranée.Cette pollution des navires pourra être de deux types. Il pourra s'agir d'une pollution accidentelle ou d'une pollution opérationnelle.Heureusement la communauté internationale a adopté des règles juridiques pour la répression et la prévention contre la pollution pétrolière provenant des navires. Du fait de sa spécificité, la Méditerranée bénéficiera d'une règlementation particulière.Mais malheureusement il existe actuellement une hétérogénéité entre les pays Méditerranéens dans la mise en œuvre des normes internationales et régionales pertinentes. Cette hétérogénéité est attribuée à deux raisons :- Le régime international et régional contient des lacunes juridiques qui réduisent de son efficacité ;- La géopolitique de la mer méditerranée qui se traduit par l'inégalité économique et technologique entre les pays du Nord riches et les pays du Sud pauvres. / The sea is an important means of international trade and transportation especially the transportation of petroleum products.in fact, the maritime transport of hydrocarbons may in many cases lead to the risk of oil pollution.Some areas like the Mediterranean Sea are exposed to traffic that threatens their very dense ecosystems. The Mediterranean is an important route for shipping and it is a place of transit.But shipping is a major cause of oil pollution in the Mediterranean Sea. This pollution may be of two types. It may be a incident pollution or operational pollution.Fortunately, the international community adopted legal rules for preventing oil pollution from ships. Because of its specificity, the Mediterranean will enjoy a special regulation.But unfortunately there is a current heterogeneity among Mediterranean countries concerning the implementation of relevant international and regional standards. This heterogeneity is attributed to two main reasons:First, the plan may contain regional and international legal shortcomings that reduce its effectiveness.Second, the Geopolitics of the Mediterranean Sea that lead to technological and economic inequality between the rich northern countries and poor southern countries.

Les systèmes multi-agents (SMA) permettent à ce jour de simuler des phénomènes impliquant des entités en interactions. Ces entités peuvent représenter des experts et doivent alors utilisent des processus cognitifs de haut niveau (perception, prise de décision, raisonnement, stockage de l'information en mémoire). Depuis longtemps, la psychologie cognitive étudie ces processus cognitifs et a proposé des modèles conceptuels de la cognition humaine. L'approche « Naturalistic Decision Making » (prise de décision naturelle) et plus particulièrement RPD (Recognition-Primed-Decision), modélise la prise de décisions efficaces par des individus dans des situations complexes en fonction de leur expérience et du contexte. L'objectif de cette thèse est d'intégrer au sein d'un SMA, via l'approche Agent-Groupe-Rôle, le modèle RPD pour simuler les comportements d'experts. L'expérience des individus est stockée à l'aide d'une base de patrons. Un patron associe à une situation prototypique une décision générique. Le modèle de prise de décision qui en découle : DBP (Décision à Base de Patrons) est décomposé en quatre phases. La première ; la perception de la situation courante est basée sur des sous-ensembles flous. Ils sont employés pour transformer des données quantitatives en données qualitatives. Une phase d'appariement de la situation courante à une ou plusieurs situations prototypiques est alors lancée. Puis, le patron optimal, en fonction de critères spécifiques au profil de chaque agent, est retenu. Finalement, la décision est traduite en une action. DBP est validé par une extension du simulateur TRANS (Tractable Role Agent prototype for concurrent Navigation Systems) afin de reproduire le comportement d'experts maritimes. L'extension créée ; CogTRANS (cognitive TRANS) porte plus particulièrement sur les décisions des chefs de quart à bord de ferries et de cargos. CogTRANS permet de simuler les évitements de collisions de façon réaliste. Il offre ainsi de bonnes perspectives pour une meilleure compréhension des risques maritimes et l'amélioration d'outils pédagogiques pour l'apprentissage de la navigation.

La gestion du milieu marin pour de multiples usages est une problématique de plus en plus en complexe. La création d’aires marines protégées (AMP) a été désignée comme étant une stratégie efficace afin de concilier la conservation avec les autres usages. Cependant, pour atteindre les objectifs de conservation, un plan de gestion bien défini de même qu’un programme de suivi efficace doivent être instaurés. En 1998, le parc marin du Saguenay–Saint-Laurent (PMSSL) a été créé afin de protéger plusieurs écosystèmes important de l’Estuaire du Saint-Laurent. Une industrie d’observation en mer de baleines en pleine croissance était déjà établie dans la région, qui est également traversé par une voie de navigation commerciale importante. Treize espèces de mammifères marins sont présentes dans la région, parmi lesquelles, quatre espèces de rorquals sont le centre d’intérêt du présent travail : le petit rorqual (Balaenoptera acutorostrata), le rorqual commun (Balaenoptera physalus), le rorqual à bosse (Megaptera novaeangliae) et le rorqual bleu (Balaenoptera musculus). La réduction des risques de collision et des perturbations du comportement susceptibles d’entrainer des conséquences physiologiques constitue un des enjeux majeures pour la conservation des baleines dans cette région. Avant de s’intéresser aux impacts du trafic maritime, des questions de base doivent être étudiées: Combien de baleines utilisent le secteur? Où sont les zones de fortes concentrations? Pour répondre à ces questions, des données d’échantillonnage par distance le long de transect linéaire sur une période de quatre ans (2006-2009) ont été utilisées pour estimer la densité et l’abondance et pour construire un modèle spatiale de la densité (MSD). Les espèces les plus abondantes sont le petit rorqual (45, 95% IC = 34-59) et le rorqual commun (24, 95% IC=18-34), suivi du rorqual bleu (3, 95% IC=2-5) et du rorqual à bosse (2, 95% IC=1-4). Les modèles additifs généralisés ont été utilisées afin de modéliser le nombre d’individus observé par espèce en fonction des variables environnementales. Les MSD ont permis l’identification des zones de concentration de chaque espèce à l’intérieur des limites de la portion de l’estuaire maritime du PMSSL et à valider les abondances estimées à partir des recensements systématiques. De plus, ils ont validé la pertinence de la zone de protection marine de l’estuaire du Saint-Laurent proposée (ZPMESL) pour la conservation du rorqual bleu, une espèce en voie de disparition. Un exercice d’extrapolation a également été effectué afin de prédire les habitats du rorqual bleu à l’extérieur de la zone d’échantillonnage. Les résultats ont montré une bonne superposition avec des jeux de données indépendants. Malgré la nature exploratoire de cet exercice et dans l’attente de meilleures informations, il pourrait servir de base de discussion pour l’élaboration de mesures de gestion afin d’augmenter la protection de l’espèce. Ensuite, les systèmes d’informations géographiques ont été utilisés afin de vérifier le degré de chevauchement entre la navigation commerciale et les résultats des MSD de chaque espèce et l’exercice d’extrapolation. Les analyses ont identifiées les zones de forte cooccurrence entre les navires et les rorquals. Ces résultats démontrent la pertinence des mesures de gestion récemment proposées et ont mené à une recommandation d’ajustement de l’actuel corridor de navigation afin de diminuer le risque de collision. Finalement, le chevauchement avec l’industrie d’observation de baleines a été caractérisé avec des données d’un échantillonnage à partir de points terrestres conduit de 2008 à 2010. Bien que toutes les espèces de rorquals aient été suivies, seulement les résultats concernant les rorquals bleus et les rorquals à bosses sont présentés ici. Pour les rorquals bleus, 14 heures de données d’observation ont été analysées. Les rorquals bleus étaient exposés aux bateaux (<1 km), principalement les zodiacs commerciaux, dans 74 % des intervalles de surface (IS) analysés. L’exposition continue était de 2 à 19 IS et le nombre moyen de bateaux à l’intérieur d’un rayon de 1 km était 2.3 (±2.7, max=14). Lorsqu’en observation de l’animal focal, tous les bateaux commerciaux ont utilisé la zone à l’intérieur de 400 m, enfreignant ainsi le règlement qui prescrit une distance de retrait minimale de 400 m dans le cas d’espèces en voie de disparition. De plus, la variance du taux respiratoire de chaque individu était corrélée avec le pourcentage d’exposition au bateaux (0.73, p<0.05) suggérant une modification comportementale susceptible d’entrainer des conséquences physiologiques. Bien que le rorqual à bosse n’ait pas un statut de conservation critique, sont comportements en fait une cible importante de l’industrie d’observation. Un total de 50.4 heures d’observation du rorqual à bosse a été analysé. Les rorquals à bosse étaient exposés aux bateaux, principalement aux zodiacs commerciaux, pendant 78.5% du temps d’observation. Le nombre moyen de bateaux dans un rayon de 1 km était de 1.9 (±2.3, max=22). L’exposition cumulative aux activités d’observation de baleines peut avoir des conséquences à long terme pour les rorquals. L’application du règlement et des mesures pour augmenter la sensibilisation et le respect de la règlementation actuelle sont nécessaires. Des suggestions pour améliorer la règlementation actuelle sont proposées. Ce travail présente pour la première fois des estimés d’abondance pour l’aire d’étude, améliore les informations disponibles sur les zones de fortes concentrations, donne un appui à l’établissement d’un plan de zonage adéquat à l’intérieur des limites du PMSSL et souligne l’importance de l’établissement de la ZPMESL proposée. Par sa revue compréhensive de la question du trafic maritime en lien avec les rorquals présents dans l’estuaire, cette étude fournit des informations précieuses pour la gestion de ce système socio-écologique complexe. / Management of the marine environment for multiple usages has become increasingly complex. The creation of Marine Protected Areas (MPAs) has been pointed out as a successful strategy for combining conservation with other uses. However, to attain conservation goals, a well-defined management plan and a robust monitoring program need to be set. In 1998, the Saguenay St. Lawrence Marine Park (SSLMP) was decreed to protect important ecosystems of the St. Lawrence River Estuary. A growing whale watching industry was already established in the area which is also crossed by an important shipping lane. Thirteen marine mammal species occur in the area, among them, four baleen species, which are the focus of the present work: minke whales (Balaenoptera acutorostrata), fin whales (Balaenoptera physalus), humpback whales (Megaptera novaeangliae) and the blue whales (Balaenoptera musculus). Whales’ protection in this area of intensive marine traffic is of concern due to a high collision probability and induced behavioral and physiological changes. Before addressing the effects of the marine traffic, some basic questions needed to be answered: How many baleen whales use the area? Where are their core areas? To answer that, line-transect distance-sampling data collected over four years (2006-2009) were used to estimate density and abundance and to build a spatial density model (SDM). The most abundant species were minke (45, 95% CI=34-59) and fin whales (24, 95% CI=18-34), followed by blue (3, 95% CI=2-5) and humpback whales (2, 95% CI=1-4). Generalized additive models were used to model each species count as a function of space and environmental variables. The SDM allowed the identification of each species core area within the marine portion of the SSLMP, and corroborated the abundance estimates derived from design-based methods. In addition, it corroborated the relevance of the proposed St. Lawrence Estuary Marine Protected (SLEMPA) Area to the conservation of essential habitats of the endangered blue whale. An extrapolation exercise was performed to predict blue whales’ habitats outside the surveyed area. Despite its exploratory nature, the results showed a good match with independent data sets and in the lack of better information could guide the discussion of management measures to enhance species’ protection. Next, Geographic Information System capabilities were used to verify the degree of overlap between the navigation corridor and the resulting SDM of each species and the extrapolation model. The analysis highlighted areas of important co-occurrence of whales and ships, corroborated the adequacy of recently proposed management measures and resulted in a recommendation of adjustment to the current shipping lane in order to decrease collision risk. Finally, the overlap with the whale watching industry was characterized with data from a land-based survey conducted from 2008 to 2010. Although all baleen whale species were tracked, here only results of blue and humpback whales were presented. For blue whales, data from 14 hours of observation were analyzed. Whales were exposed to boats, mainly commercial zodiacs, in 74% of their surface intervals (SI). Continuous exposure ranged from 2 to 19 SI and the mean number of boats within a 1 km radius was 2.3 (±2.7, max=14). A complete lack of compliance with the current whale watching regulations was observed. Additionally, individual blow rate variance was correlated with percentage of exposure to boats (0.73, p<0.05). Although humpback whales do not have a critical conservation status, their intrinsic behaviour makes them a major target to the industry. A total of 50.4 hours of humpback whale observation was analysed. Whales were exposed to boats, mainly commercial zodiacs, during 78.5% of the observation time. The mean number of boats within a 1 km radius was 1.9 (±2.3, max=22). The cumulative exposure to whale watching can have long-term consequences for whales. Law enforcement and measures to raise awareness and compliance to current regulations are urgently needed. Suggestions to improve the current regulation were provided. The present work presents the first abundance estimates for the study area, refines the available information on baleen whales core areas, provides support to the establishment of an adequate zoning plan within the SSLMP and stresses the relevance of the SLEMPA. In addition it provides an in depth overview of the marine traffic issue and provides valuable information to support management of this complex socio-ecological system. / Thesis written in co-mentorship with Robert Michaud.

Le trafic maritime est le principal contributeur des bruits sous-marins anthropique : depuis les années 1970, l’augmentation du trafic maritime hauturier a provoqué dans certaines zones une augmentation du bruit ambiant de plus de 10 dB. En réponse à cette préoccupation, la Directive Cadre pour la Stratégie pour le Milieu Marin (DCSMM) recommande un suivi acoustique. Peu d’études s’intéressent à l’activité côtière et aux bruits rayonnés par les petites embarcations ainsi qu’à leurs conséquences sur la faune marine alors que ces environnements côtiers sont les pourvoyeurs de 41.7 % des services écosystémiques produits par les océans.A mi-chemin entre le monde académique et le monde industriel, le travail présenté aux différents questions scientifiques et industrielles sur la thématique du trafic côtier, en termes de l’étude de son influence dans le paysage acoustique et de capacité à détecter et classifier les embarcations côtières.En l’absence d’information sur le trafic maritime côtier, un protocole d’identification visuelle par traitement d’images GoPro® produisant les mêmes données que l’AIS (position, vitesse, taille et type d’embarcation) est proposé et permet la création de carte du trafic maritime sur un disque de 1.6km de rayon. D’un point de vue acoustique, le trafic est caractérisé par deux descripteurs acoustiques, le SPL lié à la distance du bateau le plus proche et l’ANL caractérisant le nombre de bateaux dans un disque de 500 m de rayon. Le suivi spatio-temporel de ces descripteurs permet d’identifier l’impact du trafic maritime dans le paysage acoustique des environnements côtiers. La détection et la classification sont réalisées après caractérisation individuelle du bruit par un ensemble de paramètres acoustiques et par l’utilisation d’algorithmes d’apprentissage supervisé. Un protocole spécifique pour la création de l’arborescence de classification est proposé par comparaison des données acoustiques aux caractéristiques physiques et contextuelle de chaque bateau.Les travaux présentés sont illustrés sur la flottille d’embarcations côtières présente dans la baie de Calvi (Corse) durant la saison estivale. / Marine traffic is the main contributor to anthropogenic underwater noise: since the 1970s, the increase in deep-sea shipping has increased the ambient noise by more than 10 dB in some areas. In response to this concern, the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) recommends acoustic monitoring. Few studies are concerned with coastal activity and the noises radiated by small craft while these coastal environments are the purveyors of 41.7% of the ecosystem services produced by the oceans.Between the academic and the industrial world, this PhD was to answer the different scientific and industrial questions on the topic of the coastal traffic in terms of the influence in the soundscape and the detection and classification of the coastal craft.Without information on the coastal maritime traffic, a visual identification protocol is proposed using GoPro® images processing and produced the same data as the AIS (position, speed, size and type of craft); It allows to create maritime traffic maps on a disk of 1.6km radius. The traffic is characterized by two acoustic descriptors: the SPL linked to the distance of the nearest boat and the ANL linked to the number of boats present in a 500 m radius disc. The spatiotemporal monitoring of these descriptors allows to identify the impact on the maritime traffic on the coastal acoustic landscape. The acoustic detection and the classification are performed after individual characterization of the noise by a set of acoustic parameters and using of supervised machine learning algorithm. A specific protocol for the creation of the classification tree is proposed by comparing the acoustic data with the physical and contextual characteristics of each boat.The methods are applied on the flotilla of coastal boats present in the Bay of Calvi (Corsica) during summer.

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L’étude de la pollution troposphérique inclut l’étude des gaz traces provenant de sources anthropiquesdiverses, dont l’impact varie de l’échelle locale à globale. Pour caractériser cette pollution, il est nécessairede mesurer avec précision les concentrations en polluants. Dans le cadre de projets européens, troiscampagnes aéroportées ont été conduites, dans le bassin méditerranéen, en Afrique de l’ouest et enMalaisie, pour mesurer différents types de polluants grâce, entre autres, à un spectromètre à lasersinfrarouges, SPIRIT, capable de mesurer rapidement en ligne de faibles variations de NO2 et CO. Les jeuxde données de ces gaz traces (et d’autres) ont été combinés avec un modèle lagrangien de dispersion departicules, FLEXPART, pour identifier différentes sources de pollution locales et régionales de l’air. Cettethèse présente ainsi les mesures et le travail de modélisation entrepris afin de définir les sources depollution de chaque région. Il a été montré que le bassin méditerranéen a été impacté, de la moyenne à lahaute troposphère pendant l’été, par des émissions de feux de biomasse venant de Sibérie et du continentnord-américain. Les régions ouest-africaine et malaisienne sont aussi impactées par des émissions de feuxde biomasse transportées depuis l’Afrique centrale dans le premier cas, et de feux locaux dans le second.En outre, ces régions sont influencées par des émissions provenant de l’exploitation du pétrole et du traficmaritime. FLEXPART a été utilisé afin d’identifier l’origine des pics de pollution mesurés au cours descampagnes. Nous avons ainsi montré que les conditions atmosphériques, qui définissent la hauteurd’injection du panache de la plateforme pétrolière, ainsi que le flux d’émission sont des paramètres clésdans la caractérisation des mesures par le modèle. / The study of tropospheric pollution includes the study of trace gases coming from various anthropogenicsources that can impact scales ranging from local to global. To characterise this pollution, it is necessary tobe able to measure with precision pollutant concentrations. Within the frame of European projects, threeairborne campaigns in the Mediterranean Basin, in West Africa and in Malaysia were conducted to measuredifferent types of pollutants thanks to, among others, an infrared laser spectrometer, SPIRIT, able to rapidlymeasure on-line small variations in NO2 and CO. The data sets of these trace gases (and others) have beencombined with a Lagrangian model of particle dispersion, FLEXPART, to fingerprint different sources of localand regional air pollution. Thus, this thesis presents the measurements and the modelling work undertakenin order to define the sources of pollution of each region. It has been shown that the Mediterranean Basinwas impacted, in the mid to upper troposphere during summer, by biomass burning emissions coming fromSiberia and the Northern American continent. West African and Malaysian regions are also impacted bybiomass burning emissions transported from central Africa in the first case, and from local fires in thesecond. In addition, those regions are influenced by emissions coming from oil exploitation and maritimetraffic. FLEXPART was used in order to identify the origin of the pollution peaks measured during thecampaigns. It has been shown that atmospheric conditions, which define the injection height of the oilplatform plume, and also the emission flux are key parameters in the characterisation of the measurementsby the model.