The Wadi Dhuliel catchment/ North east Jordan, as any other arid area has distinctive hydrological features with limited water resources. The hydrological regime is characterized by high variability of temporal and spatial rainfall distributions, flash floods, absence of base flow, and high rates of evapotranspiration. The aim of this Ph.D. thesis was to apply lumped and distributed models to simulate stream flow in the Wadi Dhuliel arid catchment. Intensive research was done to estimate the spatial and temporal rainfall distributions using remote sensing. Because most rainfall-runoff models were undertaken for other climatic zones, an attempt was made to study limitations and challenges and improve rainfall-runoff modeling in arid areas in general and for the Wadi Dhuliel in particular. The thesis is divided into three hierarchically ordered research topics. In the first part and research paper, the metric conceptual IHACRES model was applied to daily and storm events time scales, including data from 19 runoff events during the period 1986-1992. The IHACRES model was extended for snowfall in order to cope with such extreme events. The performance of the IHACRES model on daily data was rather poor while the performance on the storm events scale shows a good agreement between observed and simulated streamflow. The modeled outputs were expected to be sensitive when the observed flood was relatively small. The optimum parameter values were influenced by the length of a time series used for calibration and event specific changes. In the second research paper, the Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP_MVK+) dataset was used to evaluate the precipitation rates over the Wadi Dhuliel arid catchment for the period from January 2003 to March 2008. Due to the scarcity of the ground rain gauge network, the detailed structure of the rainfall distribution was inadequate, so an independent from interpolation techniques was used. Three meteorological stations and six rain gauges were used to adjust and compare with GSMaP_MVK+ estimates. Comparisons between GSMaP_MVK+ measurements and ground rain gauge records show distinct regions of correlation, as well as areas where GSMaP_MVK+ systematically over- and underestimated ground rain gauge records. A multiple linear regression (MLR) model was used to derive the relationship between rainfall and GSMaP_MVK+ in conjunction with temperature, relative humidity, and wind speed. The MLR equations were defined for the three meteorological stations. The ‘best’ fit of the MLR model for each station was chosen and used to interpolate a multiscale temporal and spatial distribution. Results show that the rainfall distribution over the Wadi Dhuliel is characterized by clear west-east and north-south gradients. Estimates from the monthly MLR model were more reliable than estimates obtained using daily data. The adjusted GSMaP_MVK+ dataset performed well in capturing the spatial patterns of the rainfall at monthly and annual time scales, while daily estimation showed some weakness for light and moderate storms. In the third research paper, the HEC-HMS and IHACRES rainfall runoff models were applied to simulate a single streamflow event in the Wadi Dhuliel catchment that occurred in 30-31.01.2008. Both models are considered suitable for arid conditions. The HEC-HMS model application was done in conjunction with the HEC-GeoHMS extension in ArcView 3.3. Streamflow estimation was performed on hourly data. The aim of this study was to develop a new framework of rainfall-runoff model applications in arid catchment by integrating a re-adjusted satellite derived rainfall dataset (GSMaP_MVK+) to determine the location of the rainfall storm. Each model has its own input data sets. HEC-HMS input data include soil type, land use/land cover map, and slope map. IHACRES input data sets include hourly rainfall and temperature. The model was calibrated and validated using observed stream flow data collected from Al-Za’atari discharge station. IHACRES shows some weaknesses, while the flow comparison between the calibrated streamflow results agrees well with the observed streamflow data of the HEC-HMS model. The Nash-Sutcliffe efficiency (Ef) for both models was 0.51, and 0.88 respectively. The application of HEC-HMS model in this study is considered to be satisfactory.

La question de l’accès à l’eau potable se pose avec acuité pour les pays de la régionsubsaharienne où un individu sur trois n’a pas accès à une source d’eau améliorée.L’objectif de cette thèse vise à définir les conditions d’une gestion durable de l'eau pourla ville de Djibouti. Dans ce contexte, la question de l'approvisionnement en eau estenvisagée dans une perspective patrimoniale afin de tenir compte des particularités dela ressource en zone aride et des usages spécifiques qui lui sont associés dans unenvironnement marqué par la pauvreté. Un apport majeur de la thèse réside d'une partdans l’analyse du contenu d’une politique durable de l'eau à Djibouti en présenced’inadéquation entre l’offre et la demande de l’eau et, d'autre part, des implications decette politique en termes de tarification de la ressource selon les usages mais aussi enterme de répartition plus équitable de l'eau au sein de la population. La première partiede la thèse s’intéresse à l’étude de la disponibilité de cette ressource rare à travers sonmode de gestion ainsi qu’à sa mesure à l’aide d’indicateurs. Elle propose également uncadre d’analyse de la ressource en resituant les principaux concepts utiles à ladéfinition d’une gestion durable de l’eau. La seconde partie met l’accent sur l’analysedes déterminants de la demande en eau et des choix en matière d’approvisionnementpour Djibouti-ville. Pour ce faire, elle s’appuie sur une étude économétrique réalisée àpartir d’enquêtes auprès d’un échantillon de 400 ménages. L’estimation d’un modèleprobit multivarié permet de considérer que le choix d’être raccordé à un branchement àdomicile dépend des caractéristiques socio-économiques du ménage. Cette thèseapporte des résultats originaux sur l’accès à l’eau des ménages et montre en particulierle rôle joué par des facteurs tels que le revenu, la taille de la famille ou le niveaud’éducation du chef de famille dans les choix opérés par les ménages. / The issue of access to drinking water is one which is of paramount importance for thecountries of the sub-Saharan region where one individual out of three does not haveaccess to a water source. The aim of this thesis is to determine the conditions ofsustainable water management for the city of Djibouti. In this context, the issue ofwater supply is considered from an asset perspective in order to take into considerationthe peculiarities of this resource in a dry zone and its uses in particular in anenvironment marked by poverty. The main contribution of this thesis lies not only inthe analysis of the content of a sustainable water policy in Djibouti at a time when isthere is discrepancy between supply and demand, but also with an examination of theimplications of such a policy in terms of the pricing of this resource based on both itslevel of use and on a more even distribution within the population. The first part of thisthesis deals with an analysis of the access to this scarce resource according to how it ismanaged and measured with the help of indicators. A framework is then developedwith the help of some main concepts that are useful for defining a sustainablemanagement of water. The second part emphasizes the study of the determinants ofdemands in water and the choices in terms of the supply for Djibouti-city by using aneconometric study based on investigations into a sample of 400 households. Theassessment of multivariate probit model allows taking into account the connection of ahousehold to the service depends on its socio-economic markers. This thesis generatenew findings about household access to water supply and highlights the extent towhich such factor as income, the household size or the level of education of the head ofthe family influence the choices made by the household.

FERREIRA, Karla Patrícia Martins. Ficar ou partir?: afetividade e migração de jovens do sertão semi-árido cearense. 2006. 176 f. Dissertação (Mestrado em Psicologia) – Universidade Federal do Ceará, Departamento de Psicologia, Programa de Pós-Graduação em Psicologia, Fortaleza-CE, 2006. / Submitted by moises gomes (celtinha_malvado@hotmail.com) on 2012-01-23T12:57:05Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_KPMFerreira.PDF: 2032509 bytes, checksum: ae97e26cfacd1ef65a8ea3c092992b22 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Josineide Góis(josineide@ufc.br) on 2012-03-08T11:51:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_KPMFerreira.PDF: 2032509 bytes, checksum: ae97e26cfacd1ef65a8ea3c092992b22 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-08T11:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_KPMFerreira.PDF: 2032509 bytes, checksum: ae97e26cfacd1ef65a8ea3c092992b22 (MD5) Previous issue date: 2006 / A história do Brasil é marcada pelo grande fluxo migratório interno, sobretudo das regiões Norte e Nordeste para os grandes centros urbanos, principalmente da região Sudeste. O Ceará, estado situado na área do polígono das secas, tem sua história marcada pela difícil condição climática à qual grande parte da sua população está submetida e pelas estratégias de sobrevivência desenvolvidas por esta para resistir aos impactos causados pelas variações climáticas, principalmente no sertão semi-árido. Apresenta-se nesta pesquisa uma proposta de investigação sobre emigração, destacando a importância do estudo da afetividade para a compreensão das relações sociais. A pesquisa teve como objetivo investigar os afetos que marcam a relação de jovens do sertão semi-árido nordestino com seu entorno e com sua decisão entre emigrar ou não, através do estudo da afetividade, que pode nos mostrar, segundo Sawaia (1999), uma nova forma de compreensão da desigualdade social e da dialética inclusão/exclusão social. A pesquisa foi realizada em três escolas públicas localizadas na sede do município de Tauá-CE. A amostra dos sujeitos da pesquisa se constituiu de jovens que estivessem cursando o último ano do ensino médio, que fossem maiores de 18 anos, devendo também ser composta de moradores tanto da sede como das comunidades rurais do município e de ambos os sexos. Para a apreensão dos afetos, foi utilizado o método dos mapas afetivos (Bomfim, 2003) e, posteriormente, para um aprofundamento de questões relevantes ao tema emigração, captadas através dos mapas afetivos, utilizou-se discussão em grupos focais, o que permitiu conhecer diversos pontos de vista sobre o assunto pesquisado, oferecendo, assim, uma importante contribuição ao trabalho qualitativo. A análise dos dados foi feita de forma qualitativa através da análise de conteúdo e contou com uma análise estatística complementar. Observou-se que a decisão de emigrar sofre a influência de fatores bastante subjetivos, sendo a relação afetiva com a cidade importante nessa decisão, pois as pessoas que apresentam uma estima negativa em relação à sua comunidade estão mais propensas à emigração. Entre os grupos, notou-se que as mulheres e os jovens maiores de 21 anos têm maior tendência à migração. Em relação às oportunidades de trabalho e estudo, fatores importantes para a determinação entre partir ou ficar, mostrou-se clara a situação de opressão em que vive parte dos jovens que trabalham e as poucas oportunidades para os que pretendem continuar os estudos. Tais fatores foram identificados como as principais causas que estimulam os deslocamentos dos jovens entrevistados. A importância do estudo se deve ao fato de que, através da compreensão de como a juventude é afetada emocionalmente pelas contingências sociais, pode-se inferir sobre as ações éticas dos jovens do sertão semi-árido, ações estas que ocasionam a manutenção da realidade existente ou a transformação da mesma. / L’histoire du Brésil est marquée par le grand flux migratoire interne, surtout des régions Norte et Nordeste vers les grandes villes, spécialement de la région Sudeste. L’histoire de l’Etat du Ceará (CE), situé dans le périmètre du “polygone de la sécheresse”, est marquée par les conditions climatiques difficiles auxquelles une grande partie de la population est soumise et par les stratégies pour survivre qu’elle a développées pour résister à l’impact causé par les variations climatiques, principalement au “sertão” semi-aride. Cette recherche présente un abordage de l’émigration qui met en relief l’importance de l’étude de l’affectivité pour la compréhension des relations sociales. L’objectif a été de faire une investigation sur les affections (sentiments et émotions) concernant la relation des jeunes du “sertão” du Nordeste avec leur communauté et aussi leur décision entre émigrer ou ne pas émigrer. Selon Sawaia (1999), l’étude de l’affectivité peut nous montrer une nouvelle façon de comprendre les inégalités sociales et la dialectique inclusion/exclusion sociale. La recherche a été réalisée dans trois écoles publiques situées au centre de Tauá – CE. Les participants de cette recherche avaient plus de 18 ans et ils faisaient la dernière année de leurs études secondaires. Quelques-uns habitent le centre de Tauá et d’autres, les communautés rurales reliées à cette ville. Pour l’appréhension des affections, on a utilisé la méthode des cartes affectives (Bomfim, 2003) et, ensuite, pour l’approfondissement des questions importantes qui concernent l’émigration, identifiées dans les cartes affectives, on a utilisé les groupes de discussion, ce qui a permis de connaître plusieurs points de vue sur le sujet de recherche, contribuant ainsi dans le travail qualitatif. L’analyse des données a été faite de façon qualitative, en adoptant l’analyse de contenu, et on a compté sur une analyse statistique complémentaire. On a observé que la décision d’émigrer subit l’influence de facteurs très subjectifs, la relation affective avec la ville étant importante dans cette décision, puisque les personnes qui estiment moins la communauté sont plus inclinées à l’émigration. Parmi les groupes, on a remarqué que les femmes et les jeunes ayant plus de 21 ans ont plus de tendance à la migration. En ce qui concerne l’offre d’emploi et les possibilités d’étudier, on voit de façon claire la situation d’oppression dans laquelle vit une partie des jeunes qui travaillent et la restriction des opportunités de continuer les études. Ces facteurs ont été identifiés comme les causes principales qui motivent les déplacements des jeunes interviewés. L’importance de l’étude est due au fait que, si on comprend comment la jeunesse est touchée affectivement par les contingences sociales, on peut inférer sur les actions éthiques des jeunes du “sertão” semi-aride, et ce sont ces actions qui maintiennent ou transforment la réalité.

Les recherches récapitulées dans cette thèse de doctorat ont porté sur les causes de l’organisation spatiale des végétations périodiques. Ces structures paysagères aux motifs réguliers, tachetés, tigrés ou labyrinthiques, d’échelle décamétrique à hectométrique, couvrant des étendues considérables sur au moins trois continents, constituent un cas d’école dans l’étude des processus endogènes présidant à l’hétérogénéité du couvert végétal. Ces structures prennent place sur un substrat homogène, mis à part la rétroaction du couvert lui-même, et sont marquées par des écotones abrupts et la persistance d’une proportion considérable de sol nu. Plusieurs modèles ont mis en avant l’existence possible d’un phénomène d’auto-organisation du couvert, qui verrait une structure d’ensemble émerger des interactions locales entre individus. Ces modèles se basent sur le jeu simultané de la consommation de la ressource (compétition) et de l’amélioration de l’un ou l’autre des éléments du bilan de la même ressource par le couvert (facilitation). La condition à l’existence d’une structure d’ensemble spatialement périodique et stable réside dans une différence entre la portée de la compétition (plus grande) et celle de la facilitation. L’apparition de ces structures est modulée par le taux de croissance biologique, qui est le reflet des contraintes extérieures telles que l’aridité, le pâturage ou la coupe de bois. Le modus operandi des interactions spatiales supposées entre individus reste largement à préciser.<p>Nos recherches ont été menées au sud-ouest de la République du Niger, à l’intérieur et dans les environs du parc Régional du W. Trois axes ont été explorés :(i) Une étude de la dépendance spatiale entre la structure de la végétation (biovolumes cartographiés) et les paramètres du milieu abiotique (relief, sol), sur base d’analyses spectrales et cross-spectrales par transformée de Fourier (1D et 2D). (ii) Une étude diachronique (1956, 1975 et 1996) à large échelle (3000 km²) de l’influence de l’aridité et des pressions d’origine anthropique sur l’auto-organisation des végétations périodiques, basée sur la caractérisation de la structure spatiale des paysages sur photos aériennes via la transformée de Fourier en 2D. (iii) Trois études portant sur les interactions spatiales entre individus :En premier lieu, via l’excavation des systèmes racinaires (air pulsé) ;Ensuite, par un suivi spatio-temporel du bilan hydrique du sol (blocs de gypse) ;Enfin, via le marquage de la ressource par du deutérium. <p>Nous avons ainsi pu établir que les végétations périodiques constituent bien un mode d’auto-organisation pouvant survenir sur substrat homogène et modulé par les contraintes climatiques et anthropiques. Un ajustement rapide entre l’organisation des végétations périodiques et le climat a pu être montrée en zone protégée. La superficie et l’organisation des végétations périodiques y ont tour à tour progressé et régressé en fonction d’épisodes secs ou humides. Par contre, en dehors de l’aire protégée, la possibilité d’une restauration du couvert semble fortement liée au taux d’exploitation des ressources végétales. Ces résultats ont d’importantes implications quant à la compréhension des interactions entre climat et écosystèmes et à l’évaluation de leurs capacités de charge. La caractérisation de la structure spatiale des végétations arides, notamment par la transformée de Fourier d’images HR, devrait être généralisée comme outil de monitoring de l’état de ces écosystèmes. Nos études portant sur les modes d’interactions spatiales ont permis de confirmer l’existence d’une facilitation à courte portée du couvert végétal sur la ressource. Cependant, cette facilitation ne semble pas s’exercer sur le terme du bilan hydrique traditionnellement avancé, à savoir l’infiltration, mais plutôt sur le taux d’évaporation (deux fois moindre à l’ombre des canopées). Ce mécanisme exclut l’existence de transferts diffusifs souterrains entre sols nu et fourrés. Des transferts inverses semblent d’ailleurs montrés par le marquage isotopique. L’étude du bilan hydrique et la cartographie du micro-relief, ainsi que la profondeur fortement réduite de la zone d’exploitation racinaire, jettent de sérieux doutes quant au rôle communément admis des transferts d’eau par ruissellement/diffusion de surface en tant que processus clé dans la compétition à distance entre les plantes. L’alternative réside dans l’existence d’une compétition racinaire de portée supérieure aux canopées. Cette hypothèse trouve une confirmation tant par les rhizosphères excavées, superficielles et étendues, que dans le marquage isotopique, montrant des contaminations d’arbustes situés à plus de 15 m de la zone d’apport. De même, l’étude du bilan hydrique met en évidence les influences simultanées et contradictoires (facilitation/compétition) des ligneux sur l’évapotranspiration.<p>/<p><p>This PhD thesis gathers results of a research dealing with the causes of the spatial organisation of periodic vegetations. These landscape structures, featuring regular spotted, labyrinthine or banded patterns of decametric to hectometric scale, and extending over considerable areas on at least three continents, constitute a perfect study case to approach endogenous processes leading to vegetation heterogeneities. These patterns occur over homogeneous substratum, except for vegetation’s own feedbacks, and are marked by sharp ecotones and the persistence of a considerable amount of bare soil. A number of models suggested a possible case of self-organized patterning, in which the general structure would emerge from local interactions between individuals. Those models rest on the interplay of competitive and facilitative effects, relating to soil water consumption and to soil water budget enhancement by vegetation. A general necessary condition for pattern formation to occur is that negative interactions (competition) have a larger range than positive interactions (facilitation). Moreover, all models agree with the idea that patterning occurs when vegetation growth decreases, for instance as a result of reduced water availability, domestic grazing or wood cutting, therefore viewing patterns as a self-organised response to environmental constraints. However the modus operandi of the spatial interactions between individual plants remains largely to be specified.<p>We carried out a field research in South-West Niger, within and around the W Regional Park. Three research lines were explored: (i) The study of the spatial dependency between the vegetation pattern (mapped biovolumes) and the factors of the abiotic environment (soil, relief), on the basis of spectral and cross-spectral analyses with Fourier transform (1D and 2D). (ii) A broad scale diachronic study (1956, 1975, 1996) of the influence of aridity and human induced pressures on the vegetation self-patterning, based on the characterisation of patterns on high resolution remote sensing data via 2D Fourier transform. (iii) Three different approaches of the spatial interactions between individuals: via root systems excavation with pulsed air; via the monitoring in space and time of the soil water budget (gypsum blocks method); and via water resource labelling with deuterated water.<p>We could establish that periodic vegetations are indeed the result of a self-organisation process, occurring in homogeneous substratum conditions and modulated by climate and human constraints. A rapid adjustment between vegetation patterning and climate could be observed in protected zones. The area and patterning of the periodic vegetations successively progressed and regressed, following drier or wetter climate conditions. On the other hand, outside protected areas, the restoration ability of vegetation appeared to depend on the degree of vegetation resource exploitation. These results have important implications regarding the study of vegetation-climate interactions and the evaluation of ecosystems’ carrying capacities. Spatial pattern characterisation in arid vegetations using Fourier transform of HR remote sensing data should be generalised for the monitoring of those ecosystems. Our studies dealing with spatial interaction mechanisms confirmed the existence of a short range facilitation of the cover on water resource. However, this facilitation does not seem to act through the commonly accepted infiltration component, but rather on the evaporative rate (twice less within thickets). This mechanism excludes underground diffusive transfers between bare ground and vegetation. Inverse transfers were even shown by deuterium labelling. Water budget study and micro-elevation mapping, along with consistent soil shallowness, together cast serious doubts on the traditional mechanism of run-off/diffusion of surface water as a key process of the long range competition between plants. An alternative explanation lies in long range root competition. This hypothesis find support as well in the excavated root systems, shallow and wide, as in isotopic labelling, showing contaminations of shrubs located up to 15 m of the irrigated area. Water budget study also evidenced simultaneous contradictory effects (facilitation/competition) of shrubs on evapotranspiration.<p> / Doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

De nombreuses études au cours des dernières décennies ont porté sur l'effet l’îlot de chaleur urbain (ICU). Les efforts initiaux visant à comprendre les facteurs qui influent sur l’ICU ont contribué à la mise en place de solutions et de stratégies d'atténuation adaptées. Les stratégies d'atténuation comprennent généralement l'augmentation de l'albédo urbain (réflectivité au rayonnement solaire) et l'évapotranspiration. Les augmentations d'albedo sont obtenues grâce à des technologies de toiture et de pavage ayant un albédo élevé. Une augmentation de l'évapotranspiration est obtenue par une combinaison de la diminution de la fraction de surfaces imperméables et la plantation de végétation dans les zones urbaines. Le confort thermique extérieur est défini à partir d’indices prenant en compte différents paramètres physiques et traduit la perception et la satisfaction des piétons. Ce confort est très difficile à obtenir en climat chaud et aride. Par conséquent, le travail présenté dans ce document met l'accent sur les méthodes appropriées pour réduire l’ICU et ainsi améliorer le confort thermique en plein air des piétons. Jusqu’à présent, peu de recherches ont été menées sur le confort thermique extérieur dans un climat chaud et aride. Les études sur l'atténuation de l'ICU et le confort thermique extérieur sont pratiquement inexistantes pour la ville de Bagdad. Bagdad a un tissu urbain complexe avec des constructions modernes, des maisons traditionnelles et des éléments caractéristiques du patrimoine local. Le climat en été est chaud, et les mois d'été sont considérés comme la plus longue saison avec près de 7 mois de l'année. Dans un premier temps, cette étude se concentre sur l'étude des stratégies d'atténuation à envisager afin d’évaluer comment le confort des piétons est affecté par les choix de conception des constructions, en comparant un quartier traditionnel à un quartier moderne. L’étude envisage ensuite la façon dont la végétation et les ombrages contribuent à réduire l'effet de l'ICU et à améliorer le confort thermique extérieur. Quatre scénarios différents sont élaborés pour évaluer le rôle d’éléments végétaux tels que les arbres, l'herbe et les différents modèles d'ombrage. L'évaluation a été effectuée le jour le plus chaud de l'été, la température radiante moyenne, l'humidité spécifique, la température de l'air et les distributions de la vitesse du vent ont été analysées à l'aide du logiciel ENVI-met. Le confort thermique est ensuite évalué à l'aide des indices thermiques de la température équivalente physiologique PET et du PMV étendu aux ambiances extérieures. En outre, une proposition de solution est abordée afin d’étudier son impact sur le confort thermique pour la journée la plus chaude (situation extrême) et une journée typique d’été. Les résultats ont révélé une amélioration du confort thermique dans la journée typique d’été. L'étude montre comment les facteurs urbains tels que le rapport d'aspect, la couverture végétale, les ombres et la géométrie du quartier sont des éléments cruciaux que les urbanistes et les municipalités doivent prendre en compte, en particulier pour les nouveaux aménagements urbains dans un climat chaud et aride. Une proposition d’aménagement global pour atténuer les ICU dans le cas d’un nouveau quartier sous climat aride, est détaillée en fin de mémoire. / Numerous studies over the past several decades focused on the effect of the Urban Heat Island. Initial efforts on understanding the factors affecting UHI contributed to proceed the appropriate solutions and mitigation strategies. Mitigation strategies comprise increase both urban albedo (reflectivity to solar radiation), and evapotranspiration. Albedo increases are obtained through high albedo roofing and paving technologies. An increase in evapotranspiration is achieved through a combination of decreasing the fraction of impervious surfaces and planting vegetation in urban areas. The outdoor thermal comfort is influenced by the perception and satisfaction of the pedestrians, especially in hot and arid climates. Consequently, this work focuses on the appropriate methods for reducing the Urban Heat Island and thus to enhance the pedestrians outdoor thermal comfort. However, there is limited research conducted on the outdoor thermal comfort in hot and arid climate. The studies on the mitigation the Urban Heat Island and the outdoor thermal comfort are almost non-existent for Baghdad city. Baghdad has a complex urban fabric with modern design constructions buildings, traditional and heritage houses. The climate in summer is hot, and summer months are considered the longest season with nearly 7 months of the year. This study focuses on investigating possible mitigation strategies to ensure how pedestrian comfort is affected by the constructions design choices comparing a traditional district to a modern one, and on how vegetation and shading patterns contribute to reducing the effect of UHI and improving the outdoor thermal comfort. Four different scenarios are designed to assess the role of vegetation elements such as trees, grass, and different shading patterns. The evaluation was performed on the hottest day in summer, the mean radiant temperature, specific humidity, air temperature, and wind speed distributions have been analyzed using ENVI-met software. Thermal comfort is assessed using the thermal indices the Physiological Equivalent Temperature PET and the Predicted Mean Vote PMV. Also, a proposal model is designed to evaluate the thermal comfort on the hottest day and the typical day in summer. The results revealed an improvement on thermal comfort in the typical day in summer. The study shows how the urban factors such as the aspect ratio, vegetation cover, shadings, and geometry of the canyon are crucial elements that urban planners and municipalities have to take into account, especially for new urban developments in hot, arid climate.

Le Norte-Chico constitue une zone tampon ayant enregistrée les fluctuations climatiques quaternaires. La fraîcheur des modelés et des formes présents dans la haute cordillère de l’Elqui, va nous permettre de tenter d’expliquer le calendrier de mise en place des éléments du relief. Les indices de terrain nous permettent de mettre en évidence un enchaînement de processus faisant intervenir la notion de relais et de zones tampons dans le transit sédimentaire. Les crises morphogéniques à l’origine des formations de versant et de fond de vallée actuellement visibles résultent d’une réponse plus ou moins directe de l’orogène Andin aux épisodes climatiques ; par conséquent, les résultats obtenus sont confrontés aux résultats d’autres études et dans des sites proches ou non de notre lieu d’étude afin d’apporter des exemples et des arguments aux hypothèses actuelles sur l’évolution des conditions climatiques quaternaires du Norte-Chico. La complexité de la mise en place des éléments du relief nécessite en premier lieu une explication des différentes phases orogéniques ainsi que des évolutions morphoclimatiques ayant abouti à la mise en place des conditions actuelles. Ensuite, la méthodologie nécessaire au travail de terrain et à l’obtention de résultats cohérents est définie et expliquée. Une dernière partie est consacrée à la synthèse de l’enchaînement de mise en place des formations de fond de vallée ; les résultats de cette étude sont également replacés dans un débat scientifique plus large permettant d’appréhender les potentialités apportées par la géomorphologie dans l’étude des paléoenvironnements quaternaires dans le Norte-Chico comme à l’échelle planétaire. / Norte Chico is a buffer zone having registered Quaternary climatic fluctuations. The preservation of landforms and relief present in the Elqui cordillera, make it a rich geomorphological study area, which may provide answers to many of the assumptions Quaternary calendar climate of the region. Freshness and modeled forms present in the high Andes of Elqui, coupled with the presence of datable organic matter, will allow us to to explain the timing of implementation of the elements of relief. Field indices surveys allow us to highlight a series of processes involving the notion of relay and buffer zones in the sediment transport. Morphogenic crises originally training slope and valley floor currently visible result of a more or less direct answer of the Andean orogen to climatic events, so the results are compared with the results of other studies and in sites close or not our place of study to provide examples and arguments to current hypotheses on the evolution of the Quaternary climatic Norte Chico and multiscale way. The complexity of the implementation of the relief units, requires firstly an explanation of the different orogenic phases and developments morphoclimatic leading to the gradual development of current conditions. Second, the methodology necessary fieldwork and consistent results is defined and explained. A final section presents the synthesis of the series of training implementation valley bottom; the results of this study are also viewed in a broader scientific debate to apprehend the potential provided by the geomorphology in the Quaternary paleoenvironmental study of the Norte Chico as globally.

Le nord du Chili est soumis à un contexte climatique aride à semi-aride présentant une variabilité saisonnière et inter-annuelle forte. Dans cette région les zones de haute altitude soutiennent les parties plus basses des bassins versants, mais la ressource en eau reste malgré tout limitée. Afin d'améliorer les méthodes de gestion de l'eau dans ces bassins versants, il est important de préciser le rôle des zones de haute altitude dans le soutien des parties basses, mais aussi de caractériser les modalités de transfert et d'interaction entre les compartiments constitutifs de l'hydrosystème. Ce travail porte sur la caractérisation du fonctionnement hydrologique du bassin versant de l'Elqui depuis la tête de bassin, située au cœur de la cordillère des Andes, jusqu'aux vallées de la zone inférieure situées entre 500 et 2000 mètres d'altitude. En tête de bassin, les processus d'interaction entre les compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, et leurs impacts sur le transfert des masses d'eau vers l'aval de la zone d'étude sont caractérisés. Le comportement hydrologique des sous bassins versant partiellement ou non‑englacés est également étudié. Dans la zone inférieure du bassin, l'étude porte principalement sur les processus d'interactions surface-souterrain en contexte semi‑aride et sur les impacts des forçages climatiques et anthropiques sur ces derniers. Cette étude s'appuie sur plus de 40 ans de données hydro-météorologiques disponibles sur la zone inférieure du bassin, complétés par des mesures hydrologiques sur la zone supérieure (> 2000 mètres d'altitude) et des prélèvements chimiques (majeurs et traces) et isotopiques (²D, 18O) sur la totalité de la zone d'étude, réalisés entre 2011 et 2013.Ces travaux ont montré que le modèle conceptuel de fonctionnement du bassin versant de l'Elqui généralement accepté était incomplet. Dans la zone supérieure, l'étude d'un bassin versant englacé a permis de montrer que le rôle de la cryosphère dépasse la fonction de production d'eau, avec certains compartiments stockant temporairement de l'eau en période humide et la libérant en période sèche. Ce processus permet d'amortir la variabilité temporelle des précipitations et du taux de fonte en altitude. Les analyses physico-chimiques réalisées dans le bassin versant ont également permis d'identifier des compartiments aquifères ignorés jusqu'à maintenant, comme les compartiments volcanique et plutonique. En améliorant les connaissances sur les processus d'interactions entre compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, les résultats de ce travail ont apporté des précisions sur le fonctionnement hydrologique de la zone de haute altitude. Cela a permis l'estimation des impacts potentiels de la variabilité climatique sur ces processus d'interactions et leurs conséquences sur la disponibilité et la qualité de la ressource. Dans la zone inférieure, la caractérisation des interactions surface-souterrain a montré qu'il existe un fort potentiel d'interaction entre le compartiment hydrologique et le compartiment alluvial, mais également entre le compartiment alluvial et le socle plutonique. L'étude des données hydrologiques et physico-chimiques a permis de caractériser le type d'échanges se déroulant entre les compartiments. Dans certains secteurs le processus dominant est la recharge du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique, tandis que pour d'autres il existe une alternance entre période de drainage du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique et période de recharge du compartiment alluvial. La réponse de ces processus face aux impacts des forçages climatiques et anthropiques contraindra la disponibilité et la qualité de la ressource dans les années à venir. Ainsi, les résultats apportés par ce travail permettront certainement de mieux anticiper les modifications futures du fonctionnement hydrologique des bassins versant montagneux en contexte semi-arides. / The north Chile is affected by an arid to semi-arid climate, associated with a strong seasonal to inter-annual variability. In this region, while mountainous areas are supporting low areas, the availability of water resources remains limited. In order to improve the water management in these basins, it is necessary to precise how the high areas support the low areas, and to characterize water transfers and interaction processes between the constitutive compartments of the hydrosystem. This work concern the characterization of the hydrodynamic behavior of the Elqui watershed from the headwaters, in the Andes, to the valleys, ranging between 500 and 2000 m.a.s.l.In the headwaters, the interactions processes between cryospheric and hydrologic compartments and their impact on water transfers to the low areas are characterized. The behavior of unglacierized or partially glacierized watershed is also studied. In the low area of the watershed, the study mainly considers groundwater-surface water interactions under semi-arid context and the impact of the climatic variability on these processes. This study is based on more than 40 years of hydro-meteorological data available in the lower zone of the basin, completed by hydrological measurements in the upper zone (> 2000 m.a.s.l.) and chemical (majors and traces elements) and isotopic samples (²D, 18O) over the whole study area realized between 2011 and 2013.This work demonstrated that the conceptual model of the Elqui basin hydrological behavior, generally accepted, was incomplete. In the high area (> 2000 m.a.s.l.), the study of a glacierized watershed show that the function of the cryosphere overpass the water production with some compartments storing water during humid periods and draining their water content during dry periods. This process buffers the temporal variability of precipitations and melting rates in the high area. Physico-chemical analysis, allows to identify some ignored aquifer compartments, as the volcanic and plutonic compartments. The results of this study improve the knowledge about interactions processes between cryospheric, hydrologic and hydrogeologic compartments, which precise the hydrological functioning of the high area. The interpretation of the hydrological behavior of the high altitude area allows to better understand the way that it support the low area, and the way that climate variability may affects it.In the low area, results show that the groundwater-surface water interaction potential is good between alluvial and hydrological compartments, but also between the plutonic and the alluvial compartments. The study of hydro-meteorological and physico-chemical data allowed to characterize the type of exchanges that take place between groundwater and surface water. In some sectors the main process is the recharge of the alluvial compartment by the hydrological compartment, while in other sectors the processes show a seasonal variability with periods of alluvial compartment recharge and periods of hydrological compartment support. The answer of these processes face to climatic and anthropic forcing will constrain the evolution of the availability and quality of the water resources in the Elqui basin. Finally, the results of this study will certainly allow to better anticipate the future modifications of the semi-arid mountainous watershed hydrological functioning.

Le rôle des particules de poussières comporte une grande incertitude des modèles climatiques, alors qu’ils constituent une grande influence sur le bilan radiatif global et l’apport en nutriments pour divers écosystèmes. Ce projet de recherche permet d’évaluer la composition de particules de poussières en Namibie, en fonction de trois vallées constituées de rivières éphémères en région côtière. La sélection des vallées s’est basée sur leur fréquence importante d’émissivité, observée par image satellitaire. En 2017, des mesures en temps réel ont été prises ainsi que des échantillons de surface, dont l’analyse des sols et filtres s’est effectuée en laboratoire. Les propriétés des sols, c’est-à-dire la distribution de la taille, de la minéralogie et composition élémentaire, seront traitées dans ce mémoire. Le but étant d’évaluer les sources d’émission et le potentiel de transport des poussières, par une meilleure connaissance de l’interaction des sols en relation avec les particules transportées par le vent. Il a été observé que le transect de la vallée du Huab possède une taille de particule plus fine en raison de divers facteurs, dont une rivière éphémère plus active. Le transect de la vallée de Omaruru quant à lui possède une composition en minéraux plus variée, dont une petite concentration en éléments lourds. Pour le transect de la vallée du Kuiseb, en raison du site d’échantillonnage et une forte influence de la mer de sable, des particules plus près de la fraction du sable ont été identifiés en plus grande quantité par rapport aux autres sites. Il est donc suggéré que, malgré une grande concentration de particules fines pour le Huab, son processus d’émission demande une fréquence de vent et un environnement propice à l’émission des particules par suspension. Contrairement à certaines vallées telles que le Hoanib ou le Hunkab, le Kuiseb et le Omaruru semblent influencés par la désintégration des argiles lors de la saltation et le bombardement de particules plus grossières. / Dust particles are primarily known to modify radiative forcing as well as nutrient contribution of coastal regions, but account for an important part of climatic model uncertainties. This project evaluates the characteristics of dust particles in river valleys of Namibia within three valleys of the coastal region. The selection of sites was determined by their frequency of emissions observed by satellite imagery. In 2017, fieldwork measures were taken as well as surfaces samples, which were analysed for their particle size distribution, their mineralogy as well as their elemental composition. The results presented in this thesis look at potential transport emission, to better understand interactions between soil and airborne particles. It was observed that the transect of the Huab valley presents the finest distribution of particles, primarily because of its active river providing finer particles to dust sources. The transect of the Omaruru has a more varied particle size distribution relative to the Huab valley and the Kuiseb, but has some coarser particles present in small quantities. Because of its location, the transect of the Kuiseb is strongly influenced by the Namib sand sea, which is reflected in its particle size distribution. Because of existing literature about dust particles, it is possible to suggest that the Huab valley needs stronger winds to be able to be emissive as it erodes predominantly through a modified direct suspension mechanism. Saltation and bombardment seem to play a more important role in the Kuiseb valley than the other valleys along the coast, such as the Hoanib or the Hunkab, because of its important composition of sand and geomorphology proprieties.

Les environnements arides végétalisés seront parmi les environnements les plus impactés par la désertification dans le cadre du changement climatique. Ces environnements légèrement végétalisés sont caractérisés par une balance précaire entre un état de résilience et de vulnérabilité qui est intrinsèquement menacé par la désertification pouvant potentiellement mener à une augmentation du transport des sédiments éolien et une dégradation des environnements. Le nombre d’interactions présentes entre la végétation, la pluie, le transport des sédiments et la présence d’herbivore en milieu aride, ainsi que leur nature non-linéaire rend difficile de représenter ces interactions à l’aide de modèle physique et mathématique. La modélisation complexe est mieux adaptée à la représentation des interactions complexes entre la végétation, la pluie, le transport des sédiments et la présence d’herbivores dans les systèmes arides. Un nombre considérable d’études ont utilisées les modèles complexes pour étudier l’effet de la végétation sur le transport des sédiments ou l’effet de la présence d’herbivore sur la végétation, mais peu d’études ont utilisées une approche intégrant ces trois composantes en un même modèle. Un nouveau modèle d’herbivorie basé sur l’agent (GrAM) est présenté sous forme d’extension du modèle ViSTA_M17 et permet une meilleure représentation de l’impact des régimes de pâturage en environnement aride végétalisé. Cet ajout ayant un modèle complexe de transport des sédiments et de végétation déjà établit vise présenter un modèle hybride pouvant représenter l’impact de l’herbivorie sur la composition végétale et le transport des sédiments en environnement aride à l’échelle du paysage. Le développement du nouveau module à l’intérieur de la structure du modèle ViSTA original a souligné certaines limites de ce dernier, notamment une sensitivité importante de la végétation et de la force de cisaillement du vent. Le modèle ViSTA_GrAM répond à certaines limites du modèle original par l’intégration d’un nouveau module d’herbivorie et présente une avancée vers une modélisation environnementale englobante permettant une meilleure compréhension des dynamiques spatiales et temporelles des environnements arides. L’approche englobante utilisée par le modèle ViSTA_GrAM est bénéfique à la prise de décision, puisqu’elle offre un outil permettant d’explorer les réponses des environnements arides à un changement de leur végétation, leur régime de pluie, leur régime de transport des sédiments ou leur régime d’herbivorie. Les modèles complexes et l’exploration de scénarios futurs des environnements arides peuvent permettre d’améliorer la gestion de ces mêmes environnements. / Vegetated arid environments will be among one of the most affected by desertification as a result of climate change. These sparsely vegetated regions exhibit a delicate balance of resilience and vulnerability that are profoundly challenged by desertification, potentially producing an important positive feedback leading to increased aeolian activity and therefore land degradation. The high level of interaction between rainfall, vegetation, sediment transport and grazing in these arid environments and the non-linear nature of these interactions make them difficult to predict by traditional mathematical modeling mean. Complex modeling, on the other hand, offer better representation of the intricate relation between vegetation, rainfall, sediment transport and grazing in an arid environment system. A sizable amount of studies has been conducted with complex models to explore the effect of vegetation on sediment transport or grazing effect on vegetation, but few have used a truly integrative approach where all tree components were represented in a complex model. This research present a novel agent-based model (GrAM) integrated as an extension to already complete sediment transport-vegetation complex model (ViSTA) allowing a more refined representation of grazer’s impact in vegetated arid environments. This addition to the ViSTA model is aimed to combine a land management and systematic approach in a coupled model, to represent, at a landscape level, the impact of grazing on the composition of vegetation and sediment movement in arid environments. The development of this new module within the original ViSTA model, has highlighted some limitations of this model, most notably concerning its sensitivity to vegetation and wind shear. The ViSTA_GrAM model addresses these limitations through integrating a new module of grazing as the next step toward an integrated modelling effort that permits models to effectively increase our spatial and temporal understanding of arid environments vegetation, sediment transport and grazing dynamics. Integrative approach, like the one provided by the ViSTA_GrAM model, is beneficial to decision making by providing tools to investigate the response of an arid environment to different state of their vegetation, rainfall regime, wind stress and grazing regime. By developing complex modeling in arid environment and exploring various future scenarios for arid environment, we hope to lead to better management plan of those same environment.

The Wadi Dhuliel catchment/ North east Jordan, as any other arid area has distinctive hydrological features with limited water resources. The hydrological regime is characterized by high variability of temporal and spatial rainfall distributions, flash floods, absence of base flow, and high rates of evapotranspiration. The aim of this Ph.D. thesis was to apply lumped and distributed models to simulate stream flow in the Wadi Dhuliel arid catchment. Intensive research was done to estimate the spatial and temporal rainfall distributions using remote sensing. Because most rainfall-runoff models were undertaken for other climatic zones, an attempt was made to study limitations and challenges and improve rainfall-runoff modeling in arid areas in general and for the Wadi Dhuliel in particular. The thesis is divided into three hierarchically ordered research topics. In the first part and research paper, the metric conceptual IHACRES model was applied to daily and storm events time scales, including data from 19 runoff events during the period 1986-1992. The IHACRES model was extended for snowfall in order to cope with such extreme events. The performance of the IHACRES model on daily data was rather poor while the performance on the storm events scale shows a good agreement between observed and simulated streamflow. The modeled outputs were expected to be sensitive when the observed flood was relatively small. The optimum parameter values were influenced by the length of a time series used for calibration and event specific changes. In the second research paper, the Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP_MVK+) dataset was used to evaluate the precipitation rates over the Wadi Dhuliel arid catchment for the period from January 2003 to March 2008. Due to the scarcity of the ground rain gauge network, the detailed structure of the rainfall distribution was inadequate, so an independent from interpolation techniques was used. Three meteorological stations and six rain gauges were used to adjust and compare with GSMaP_MVK+ estimates. Comparisons between GSMaP_MVK+ measurements and ground rain gauge records show distinct regions of correlation, as well as areas where GSMaP_MVK+ systematically over- and underestimated ground rain gauge records. A multiple linear regression (MLR) model was used to derive the relationship between rainfall and GSMaP_MVK+ in conjunction with temperature, relative humidity, and wind speed. The MLR equations were defined for the three meteorological stations. The ‘best’ fit of the MLR model for each station was chosen and used to interpolate a multiscale temporal and spatial distribution. Results show that the rainfall distribution over the Wadi Dhuliel is characterized by clear west-east and north-south gradients. Estimates from the monthly MLR model were more reliable than estimates obtained using daily data. The adjusted GSMaP_MVK+ dataset performed well in capturing the spatial patterns of the rainfall at monthly and annual time scales, while daily estimation showed some weakness for light and moderate storms. In the third research paper, the HEC-HMS and IHACRES rainfall runoff models were applied to simulate a single streamflow event in the Wadi Dhuliel catchment that occurred in 30-31.01.2008. Both models are considered suitable for arid conditions. The HEC-HMS model application was done in conjunction with the HEC-GeoHMS extension in ArcView 3.3. Streamflow estimation was performed on hourly data. The aim of this study was to develop a new framework of rainfall-runoff model applications in arid catchment by integrating a re-adjusted satellite derived rainfall dataset (GSMaP_MVK+) to determine the location of the rainfall storm. Each model has its own input data sets. HEC-HMS input data include soil type, land use/land cover map, and slope map. IHACRES input data sets include hourly rainfall and temperature. The model was calibrated and validated using observed stream flow data collected from Al-Za’atari discharge station. IHACRES shows some weaknesses, while the flow comparison between the calibrated streamflow results agrees well with the observed streamflow data of the HEC-HMS model. The Nash-Sutcliffe efficiency (Ef) for both models was 0.51, and 0.88 respectively. The application of HEC-HMS model in this study is considered to be satisfactory.