L’objectif de ce projet est d’évaluer la performance du contrôle en temps réel (CTR) des bassins d’orage comme mesure d’adaptation aux changements climatiques. Le contrôle en temps réel permet de faire la gestion des eaux de ruissellement à l’aide de règles de contrôle réactif, qui considèrent l’état en différents points du réseau, et de règles de contrôle prédictif, qui considèrent les prévisions météorologiques dans la prise de décision. Le contrôle de l’orifice de sortie de l’ouvrage de stockage permet donc de limiter le choc hydraulique au cours d’eau récepteur, par la réduction et le décalage des débits de pointe, en plus de faire le traitement qualitatif par la rétention prolongée, qui permet la sédimentation des particules dans l’eau. Le CTR peut également permettre, selon la localisation adéquate de l’ouvrage contrôlé, de réduire la charge hydraulique dans les collecteurs en aval en retenant les volumes de ruissellement en temps de pluie, ce qui limite l’impact de l’augmentation des précipitations et du développement des municipalités en périphérie des centres-villes sur le réseau de conduites pluviales. Une stratégie de contrôle a été établie en fonction de la configuration des trois cas d’étude et des simulations en climat futur ont permis de démontrer que le CTR permet d’adapter un réseau de différentes façons. Le CTR d’un bassin d’orage en fin de réseau permet de décaler et limiter les débits de pointe en plus d’augmenter le temps de rétention de façon à réduire la charge en polluants dans les eaux pluviales. Pour un ouvrage de très grande dimension, le CTR réactif est suffisant pour faire la gestion de tous les événements fréquents sans causer de débordement de l’ouvrage de stockage. Pour une municipalité qui a peu d’espace en surface en fin de réseau, le CTR prédictif de conduites surdimensionnées réduit et décale les débits de pointe rejetés, ce qui permet l’ajout d’un ouvrage de traitement qualitatif. Toutefois, puisque l’espace est souvent limité dans les secteurs au centre-ville, en bordure des cours d’eau récepteur, la localisation stratégique des ouvrages contrôlés à l’amont est une solution alternative intéressante. Cette stratégie de contrôle permet non seulement de limiter le choc hydraulique au cours d’eau récepteur de la même manière qu’un CTR en fin de réseau, mais décale le ruissellement des développements en amont vers le collecteur principal, ce qui permet à une municipalité de pouvoir continuer à se développer en périphérie du centre-ville sans avoir à augmenter la capacité du réseau en aval. En résumé, le CTR permet à une municipalité d’adapter son réseau, peu importe sa configuration, de façon à faire face aux changements climatiques.

L'urgence d'agir fait de plus en plus consensus sur l'ensemble de la planète face aux changements climatiques. En effet, les bâtiments engendrent chaque jour une importante quantité d'impacts dans l'environnement. À cet égard, l'enveloppe des bâtiments est un facteur primordial à prendre en considération dans la lutte contre les changements climatiques. Ce projet propose donc d'améliorer l'enveloppe au niveau de la toiture. Pour ce faire, l'objectif de cette étude est d'identifier le point de découplage entre les coûts et les bénéfices environnementaux des toitures végétalisées versus une toiture conventionnelle considérant un contexte de mix énergétique renouvelable et une région climatique nordique. Une analyse du cycle de vie comparative a été réalisé sur quatre assemblages de toitures, dont trois toitures végétalisées à savoir, extensive, semi-intensive et intensive et une toiture conventionnelle. Les toitures ont été étudiées sur les phases de production, de construction, d'utilisation et de fin de vie. Le logiciel EnergyPlusᵀᴹ a été utilisé pour quantifier la consommation d'énergie du bâtiment lors de la phase d'utilisation. Le transport entre chacune des phases a été pris en compte dans cette étude. Les données ont été collectées à partir de la base de données d'EcoInvent et ont été incorporées au logiciel SimaPro duquel les résultats ont été extraits. Les émissions CO₂ libérées par le bâtiment de référence avec chacune des toitures durant la phase d'utilisation et le taux de la séquestration carbone des végétaux plantés sur les toitures végétalisées ont été quantifier et intégrer dans une analyse du cycle de vie dynamique. Les résultats indiquent que l'écart des impacts environnementaux des changements climatiques accumulés à l'année 45 entre les toitures végétalisées extensive, semi-intensive et intensive versus la toiture conventionnelle est de -10,97%, -10,25% et -2,60%, respectivement. Ces résultats suggèrent que les systèmes de toitures végétalisées extensives et semi-intensives sont avantageuses par rapport à une toiture conventionnelle pour une durée de vie de 45 ans dans un contexte de climat froid. En ce qui concerne la toiture végétalisée intensive, elles ne sont ni avantageuses ni désavantageuses par rapport à une toiture conventionnelle. Ce projet fait progresser les connaissances concernant les apports environnementaux de la couverture végétale des toitures végétalisées dans un contexte climatique froid pour les futures constructions. / The urgency to act front climate change is becoming more and more unanimous around the world. Indeed, every day, a large amount of environmental impact is generated by buildings. In this regard, the building envelope is a key factor to consider mitigating climate change. This project proposes to improve the envelope building at the level of the roof. To do this, the aim of this study was therefore to identify the point of decoupling between the environmental cost and the environmental benefits of green roofs versus a conventional roof considering a context of renewable energy mix and a cold climate. A comparative life cycle assessment was performed in SimaPro where four roof assemblies were compared: three green roof systems, namely extensive, semi-intensive and intensive and a conventional roof. Roof assemblies were studied in the production, construction, use and end life phases. EnergyPlusᵀᴹ software was performed to quantify the building energy consumption during the use phase. Transportation between each phase, maintenance and carbon sequestration of the plants on the green roofs were also taken into account in this study. Data was collected from the EcoInvent database and was incorporated into the SimaPro software from which the results were extracted. The CO₂ emissions released by the reference building with each of the roofs during the use phase and the rate of carbon sequestration of the plants planted on the green roofs were quantified and integrated into a dynamic life cycle analysis. The results indicate that the difference in environmental impacts of climate change accumulated at year 45 between extensive, semi-intensive and intensive green roofs versus conventional roofing is -10.97%, -10.25% and -2.60%, respectively. These results suggest that extensive and semi-intensive green roof systems are advantageous over conventional roofing for a 45-year life span in a cold climate. As for the intensive green roof, they are neither advantageous nor disadvantageous compared to a conventional roof. This project advances knowledge regarding the environmental contributions of green roofing in a cold climate context for future constructions.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les inondations entrainent de nombreux dommages et des coûts économiques énormes. Cette étude vise à identifier les prédicteurs de l'adaptation aux inondations à l'aide de l'analyse de régression par copules afin d'analyser les meilleurs profils d'adaptation à l'inondation dans quatre groupes de participants : 1. Un groupe formé des gens ayant vécu plus de 15 ans en zone inondable (FPA_15+), 2. Un groupe composé de gens ayant vécu 15 ans ou moins en zone inondable (FPA_15-), 3. Un groupe composé des gens ayant vécu plus de 15 ans en zone périphérique, soit à moins de 150 mètres d'une zone inondable (PERA_15+), et 4. Un groupe composé des gens ayant vécu 15 ans ou moins en zone périphérique (PERA_15-). L'étude a été menée auprès de 2925 participants à l'aide d'entrevues téléphoniques. Les données collectées sont relatives aux caractéristiques sociodémographiques, au sentiment d'appartenance à la communauté locale, à la perception du risque d'inondation, à la sévérité du risque sur la santé physique et mentale et sur les biens, ainsi qu'à la croyance d'habiter dans une zone inondable puis à l'expérience d'inondation. Les prédicteurs de l'adaptation ont été identifiés par l'analyse de régression par copules basée sur le Critère d'Information Bayésien Conditionnel (CBIC). En utilisant ces prédicteurs, les participants ont été regroupés en dix meilleurs profils (un meilleur profil est la combinaison de caractéristiques maximisant l'adaptation à l'inondation). Les meilleurs prédicteurs d'adaptation sont: l'expérience relative à l'inondation dans le groupe FPA_15+, la croyance d'habiter une zone inondable dans le groupe PERA_15+, la perception du risque d'inondation dans le groupe FPA_15- ainsi que dans le groupe PERA_15-. Les dix meilleurs profils ont révélé que les gens maximisent l'adaptation aux inondations même s'il y a des différences au sein et entre les profils. Cette étude pourrait ainsi contribuer à optimiser des interventions ciblées visant à améliorer l'adaptation à l'inondation. / Floods cause extensive damage and enormous economic costs. This study aims to identify predictors of flood adaptation using copula regression analysis in order to analyze the best flood adaptation profiles in four participant groups: 1. A group consisting of people who have lived in a flood zone for more than 15 years (FPA_15+), 2. A group of people who have lived in a flood zone for 15 years or less (FPA_15-), 3. A group consisting of people who have lived in the peripheral area, less than 150 meters from a flood zone, for more than 15 years (PERA_15+), and 4. A group consisting of people who have lived in the peripheral area for 15 years or less (PERA_15-). The study was conducted on 2925 participants using telephone interviews. The collected data are related to socio-demographic characteristics, the sense of belonging to the local community, perception of flood risk, severity of risk to physical and mental health and property, belief of living in a flood zone and flood experience. Copula regression analysis based on Conditional Bayesian Information Criterion (CBIC) was used to identify predictors of adaptation. Using these predictors, participants were grouped into top-ten adaptation profiles (a top profile being the combination of characteristics that maximize flood adaptation). The best adaptation predictors are: flood-related experience in the FPA_15+ group, belief of living in a flood zone in the PERA_15+ group, perception of flood risk in both the FPA_15- and PERA_15- groups. The top ten profiles revealed that people maximize flood adaptation even though there are differences within and between profiles. This study could thus contribute to optimizing targeted interventions aimed at improving flood adaptation.

Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mai 2023) / L'amplification polaire du changement climatique, qui conduit les hautes latitudes à se réchauffer près de deux fois plus vite que les régions tempérées, entraîne la diminution progressive de certaines zones englacées du globe comme celle du pergélisol en Arctique. En profondeur, le dégel du pergélisol modifie le régime hydrologique du bassin-versant associé, impactant les ressources en eau et les écosystèmes aquatiques qui en dépendent. En surface, il se traduit par une augmentation de la couche active et une fragilisation de la stabilité du sol mettant en danger la durabilité des infrastructures locales. Dans ce contexte, il parait indispensable d'établir une carte de suivi long-terme de l'évolution du pergélisol à l'échelle de l'arctique afin d'anticiper les dangers associés à son dégel. Cependant, l'accès difficile et les conditions extrêmes de l'Arctique complexifient grandement l'observation directe, continue et à grande échelle du pergélisol. Si certaines cartes du pergélisol existent déjà, leur résolution est faible et elles restent statiques dans le temps. Cette thèse présente des méthodes indirectes de suivi annuel du dégel du pergélisol, à l'échelle de l'arctique et avec une résolution de l'ordre du bassin-versant puis du pixel. Ces méthodes sont l'analyse de récession de bassin-versant et l'interférométrie d'images radar de surface (InSAR), appliquées à des régions pergélisolées. D'une part, l'analyse de récession reflète, indirectement et à l'échelle du bassin-versant, la dynamique du pergélisol souterrain. En effet, selon Brutsaert (2005), le temps de récession d'un bassin-versant pergélisolé serait inversement proportionnel à la profondeur de dégel du pergélisol. Après analyse de 336 bassins arctiques, cette relation de proportionnalité se révèle complexifiée par l'étendu du pergélisol, les conditions climatiques du bassin, sa topographie et ses propriétés hydrauliques. Ces complexifications hydrologiques sont simulées avec Hydrogeosphere (HGS) à travers un model conceptuel 3D de bassin-versant arctique. Les simulations montrent que l'ouverture de tàlik sous le cours d'eau ainsi que la pente des berges du cours d'eau participent à l'augmentation de la verticalité et de la connectivité des écoulements souterrains ainsi qu'à la non-linéarité du réservoir. Ces résultats limitent l'applicabilité de la méthode d'analyse de récession basée sur le modèle de Brutsaert (2005) aux bassins-versants plats et sous-couverts de pergélisol continu uniquement. Pour les autres bassins-versants arctiques, d'autres modèles d'analyse de récession doivent être développés pour pouvoir en déduire la dynamique du pergélisol. Par ailleurs, la méthode InSAR permet de traduire la vitesse déformation du terrain arctique en vitesse de dégel du pergélisol souterrain. Cette étude s'appuie sur la méthode d'analyse de Daout et al. (2017), appliquée à plus large échelle, sur une région de 390,000 km² dans les basses terres de la baie d'Hudson. Pour cette région, l'étude estime une épaisseur de couche active de 64 cm et un taux d'affaissement de terrain de 2.5 mm/an sur 2015-2021. Si ces résultats nécessitent 15 ans de données satellites pour pouvoir être traduits en taux de dégel du pergélisol, la méthode InSAR a l'avantage d'être applicable pour n'importe quel terrain arctique et ce quel que soit l'étendu du pergélisol souterrain ou sa topographie. Chacune des méthodes offre des solutions prometteuses de cartographie haute résolution de la dynamique du pergélisol sur une large couverture spatiale et temporelle. Cette thèse donne les clefs de traduction d'un événement de récession ou d'une déformation de surface en un taux de dégel du pergélisol associé. Finalement, la transdisciplinarité de cette étude permet de confronter les résultats issus des différentes approches pour mieux les valider. Si la flexibilité et le réalisme du model 3D HGS nous ont permis de comparer les résultats issus des simulations avec ceux issus des analyses de récession des 336 bassins arctiques, il serait intéressant d'en faire de même pour les résultats issus de l'analyse InSAR. / Due to polar amplification of climate change, high latitudes are warming up twice as fast as the rest of the world. This warming leads to permafrost thawing, which modifies the subsurface hydrologic regime of draining watersheds, therefore affecting water resources and related aquatic ecosystems. At the surface, permafrost thawing increases the thickness of the overlying active layer, decreases soil stability, and jeopardizes local infrastructure sustainability. In this context, building a map of long-term permafrost evolution in Arctic regions is essential to anticipate such hazards. However, direct, continuous, and large-scale monitoring of permafrost in the Arctic is very challenging because of difficult access and unfavorable environmental conditions. Even though maps of permafrost exist, their resolution is low and they are static in time. This research presents indirect methodologies to annually update maps of Arctic permafrost at catchment or pixel scales. These methods are the recession analysis of permafrost-dominated catchments and the interferometry of Arctic-surface SAR images (InSAR). On the one hand, recession analysis allows to reflect permafrost thawing dynamics since recession slopes of Arctic catchment hydrographs are linearly related to permafrost thawing depth under Brutsaert (2005) assumptions. The recession analysis of 336 Arctic catchments reveals that the linear relationship may be complexified by the extent of the permafrost itself, the climatic conditions, the landscape topography as well as the hydraulic properties of the catchment. Hydrological complexifications and mechanisms involved when permafrost extent decreases and landscape hillslope increases are simulated with a Hydrogeosphere (HGS) 3D model of a conceptual Arctic catchment. Simulations show that river-tàlik opening and valley incision both clearly increase the verticality and the connections of subsurface flow paths as well as the non-linearity of the reservoir. These results limit the applicability of the recession analysis to flat catchments underlain by continuous permafrost only. For catchments with steeper slopes and with discontinuous permafrost, other models than Brutsaert (2005) should be used to interpret permafrost dynamics from recession analysis. On the other hand, InSAR analysis translates ground surface displacement into permafrost thawing rate. The proposed method is based on previous local studies and tested on the 390,000 km² region of the Hudson Bay Lowlands. For this region, the study reveals a median active layer thickness of 64 cm and a median rate of subsidence of 2.5 mm/yr over 2015-2021. While this method requires at least 15 years to translate active layer thickness and subsidence rate into permafrost thawing rate, the method has the advantage to be applicable to any type of permafrost extent or topography. Both methods provide great opportunities to map permafrost dynamics with large temporal and spatial coverage at a fine resolution. This research provides the keys to relate Arctic river hydrograph dynamics and Arctic surface deformation to permafrost thawing rate. Finally, the research transdisciplinarity allows for method comparison and validation. The flexibility and realism of the HGS model allow to compare permafrost-related outputs derived from both simulations and real-catchment hydrograph analysis. In the future, these outputs could be compared to InSAR results.

La fin des années 1980 a été, dans les pays ouest-africains, synonyme de crise socioéconomique et politique sans précédent, mais elle y a aussi ouvert la voie, non sans contrainte, à des réformes sur la gouvernance et les options de développement. Le multipartisme, la démocratie et la décentralisation furent alors adoptés pour une meilleure gouvernance et un développement plus équilibré à partir des nouveaux territoires mis en place par la décentralisation. Cette dernière devait alors contribuer à améliorer sensiblement les conditions de vie des populations. Mais pratiquement plus de trente ans après le début de l'aventure décentralisation, quel bilan peut-on faire de la mise en œuvre de cette réforme? Le développement local escompté est-il au rendez-vous? Mieux, dans un contexte désormais rythmé par les effets récurrents des changements climatiques, comment l'expérience de gouvernance décentralisée telle qu'elle est comprise et qu'elle fonctionne influence-t-elle la capacité adaptative des populations locales aux CC? Partant d'abord d'une analyse comparée des processus de décentralisation dans plusieurs pays de la sous-région francophones ouest-africaine (chapitre 1), la thèse s'est ensuite intéressée aux innovations territoriales des acteurs locaux des CT pour combler les insuffisances que colporte encore cette réforme (chapitre 2), avant de vérifier, par une comparaison dans deux communes au sud du Bénin (Aguégués et Sô-Ava), l'efficacité de ces innovations, surtout celles institutionnelles, dans les projets d'ACC (chapitre 3). Les résultats révèlent que, malgré la diversité dans la mise en œuvre de la décentralisation au Bénin, Burkina Faso, Côte d'Ivoire, Guinée, Mali, Sénégal et Togo, le processus recèle toujours, au sein de ces pays, des insuffisances similaires : compétences attribuées aux collectivités par les lois, mais non transférées réellement; manque d'autonomie de décision et de gestion des collectivités (prévues par les lois) du fait des contrôles massifs et de la mainmise des gouvernements centraux sur les ressources financières que la fiscalité locale inadaptée ne permet pas de facilement recouvrer; capacité réduite des CT à réellement influencer les décisions des pouvoirs centraux à cause du caractère toujours inachevé ou en perpétuelle reconstruction du processus. Toutefois, la thèse note la présence, au sein de ces pays, des dynamiques portées par les OSC s'investissant aujourd'hui là où les pouvoirs publics sont défaillants. Dans cette logique, d'autres résultats démontrent le poids des innovations des acteurs locaux, surtout celles institutionnelles, en réponse aux défaillances constatées de la décentralisation sur le développement d'un ou de plusieurs territoires. L'exemple de la commune de Sô-Ava et de sa proximité avec les villes économiques de Cotonou et d'Abomey-Calavi (au Bénin), met en exergue comment la mobilisation des OSC locales et leur implication dans des projets de développement, les structures de gouvernance (comme le CCEC, le COSC, et l'UCP) créées par l'ensemble des acteurs locaux ont contribué à installer un climat de concertation servant de socle aux projets de développement comme Climat'Eau. S'appuyant sur ces dynamiques préexistantes, Climat'Eau s'est ancré dans la continuité des innovations, mettant aussi en place d'autres, technologiques, organisationnelles et institutionnelles dont les effets, en termes de production agricole et d'écosystème d'affaires, entre autres, favorisent le développement de la commune et des villes environnantes. La thèse montre aussi que ces innovations n'auraient pu advenir sans une perspective de gouvernance collaborative où autorités locales, nationales, OSC, secteurs privés, chercheurs, partenaires techniques et financiers, populations locales, etc. participent ensemble à la définition et mise en œuvre de projets communs d'ACC. Par ces résultats, cette thèse démontre que malgré les insuffisances de la gouvernance dans les pays décentralisés africains, il existe encore des dynamiques portées par les acteurs et qui témoignent toujours de la présence d'une démocratie locale. Elle permet aussi de voir, sous cet angle, l'influence positive des innovations initiées par les acteurs locaux, surtout celles institutionnelles, sur le développement des collectivités et leur ACC. Globalement, cette thèse a permis de relever et de mettre en relief des approches bottom up de développement et de la gouvernance décentralisée dans un contexte de décentralisation avec des innovations institutionnelles. / The end of the 1980s was synonymous with an unprecedented socioeconomic and political crisis in West African countries, but it also paved the way, not without constraints, for reforms in governance and development options. Multipartyism, democracy and decentralisation were adopted for better governance and more balanced development based on the new territories established by decentralisation. Decentralisation was supposed to contribute to a significant improvement in the living conditions of the population. But almost thirty years after the start of the decentralisation adventure, what assessment can be made of the implementation of this reform? Has the expected local development been achieved? Better yet, in a context now punctuated by the recurrent effects of climate change, how does the experience of decentralised governance, as it is understood and as it functions, influence the adaptive capacity of local populations to CC? Starting with a comparative analysis of decentralisation processes in several countries of the West African francophone sub-region (Chapter 1), the thesis then focused on territorial innovations by local TC actors to address the shortcomings that this reform still carries (Chapter 2), before verifying, through a comparison of two communes in southern Benin (Aguégués and Sô-Ava), the effectiveness of these innovations, especially institutional ones, in CCA projects (Chapter 3). The results reveal that, despite the diversity in the implementation of decentralisation in Benin, Burkina Faso, Côte d'Ivoire, Guinea, Mali, Senegal and Togo, the process still has similar shortcomings in these countries: competencies attributed to communities by law but actually transferred; lack of decision-making and management autonomy of communities (provided for by law) due to massive controls and control by central governments over financial resources that inadequate local taxation does not allow for easy collection; reduced capacity of TCs to really influence the decisions of central authorities due to the still unfinished or perpetually reconstructed nature of the process. However, the thesis notes the presence, within these countries, of dynamics carried by CSOs investing today where public authorities are failing. In this logic, other results demonstrate the importance of innovations by local actors, especially institutional ones, in response to the observed failures of decentralisation in the development of one or more territories. The example of the commune of Sô-Ava and its proximity to the economic cities of Cotonou and Abomey-Calavi (in Benin), highlights how the mobilisation of local CSOs and their involvement in development projects, the governance structures (such as the CCEC, COSC, and UCP) created by all local actors have helped to install a climate of consultation that serves as a foundation for development projects such as Climat'Eau. Building on these pre-existing dynamics, Climat'Eau has anchored itself in the continuity of innovations, putting in place other technological, organisational and institutional innovations whose effects, in terms of agricultural production and business ecosystems, among others, favour the development of the commune and the surrounding towns. The thesis also shows that these innovations could not have occurred without a collaborative governance perspective where local and national authorities, CSOs, private sectors, researchers, technical and financial partners, local populations, etc. participate together in the definition and implementation of common CCA projects. Through these results, this thesis demonstrates that despite the inadequacies of governance in decentralised African countries, there are still dynamics carried by the actors and which still testify to the presence of local democracy. It also allows us to see, from this angle, the positive influence of innovations initiated by local actors, especially institutional ones, on the development of communities and their CCA. The research approach of the thesis also revealed the importance of collaborative research involving professional researchers and practitioners without the latter being directly involved in the research itself. This serves as an example and reinforces the collaborative approach between practitioners and research professionals who have long lived in two parallel worlds. Overall, this thesis has allowed bottom-up approaches to development and decentralised governance to emerge in a context of decentralisation with institutional innovations.

Les méthodes sismiques peuvent jouer un rôle clé dans notre adaptation aux changements climatiques en permettant d'évaluer les caractéristiques géotechniques des sols, de surveiller les contaminants ou de caractériser les aquifères en vue d'une utilisation durable de l'eau potable. En particulier, le profilage sismique vertical possède la capacité d'imager des volumes de matériau autour du trou de forage (3D-VSP) à une résolution et à une échelle qui ne peuvent être atteintes avec d'autres méthodes d'imagerie géophysique. Cependant, les outils actuellement disponibles sur le marché sont développés majoritairement pour les applications pétrolière et gazière. De plus, la complexité et la propriété intellectuelle reliées à ces outils font de ceux-ci des boîtes noires pour la plupart des utilisateurs. Cette situation freine l'utilisation du profilage sismique vertical dans des applications géotechnique, hydrogéologique et minière. Afin de remédier à ce problème, les travaux réalisés dans le cadre de ce mémoire visent l'introduction d'instruments sismiques multicomposants, abordables, modulaires et légers qui peuvent être déployés facilement par les chercheurs et les praticiens. Le petit diamètre de l'outil et son libre accès sont des éléments clés qui vont permettre son utilisation dans plusieurs applications à des coûts raisonnables. Le système d'acquisition sismique développé est basé sur des accéléromètres très sensibles et compacts. Celui-ci a été comparé avec un numériseur de référence lors de tests en laboratoire et sur le terrain. Il affiche des performances égales et même supérieures dans le cas de signaux haute fréquence. L'outil développé est modulaire et la flexibilité de ses composants permet de le modifier facilement pour l'adapter à de nombreux autres projets d'instrumentation géophysique. Nous croyons que le système développé sous le nom de Geophysical Open Seismic Hardware représente le premier d'une série d'outils en libre accès qui contribueront à démocratiser l'utilisation de la géophysique. / Seismic methods play a key role in our adaptation to climate change by allowing us to assess geotechnical characteristics of soils, monitor contaminants, or characterize aquifers for sustainable drinking water usage. In particular, vertical seismic profiling has the ability to image volumes of material around the borehole (3D-VSP) at a resolution and scale that cannot be achieved with other geophysical imaging methods. However, the tools currently available on the market are mainly developed for oil and gas applications. In addition, the complexity and intellectual property associated with these tools have made them black boxes for most users. This situation has hindered the use of vertical seismic profiling in geotechnical, hydrogeological and mining applications. To address this problem, the work in this thesis aims to introduce affordable, modular, and lightweight multi-component seismic instruments that can be easily deployed by researchers and practitioners. The small diameter of the tool and its open access are key elements that will allow its use in several applications at reasonable costs. The seismic acquisition system developed is based on highly sensitive and compact accelerometers. It has been compared with a reference digitizer in laboratory and field tests. The latter shows equal and even better performances in the case of high frequency signals. The tool developed is modular and the flexibility of its components allows it to be easily modified to accomodate many other geophysical instrumentation projects. We believe that the developed system (Geophysical Open Seismic Hardware) represents the first of a series of open source tools that will democratize the use of geophysics.

Les impacts des changements climatiques vont de manière croissante avec l'augmentation des émissions de GES. Malgré un début de prise en charge par les municipalités, l'adaptation aux impacts ne se fait pas encore à une cadence permettant de pallier les risques. Les recherches indiquent d'ailleurs que l'adaptation devrait être élaborée à travers l'engagement de diverses parties prenantes. Dans ce contexte, ce mémoire de maîtrise en aménagement du territoire et développement régional (M. ATDR) vise à contribuer à la compréhension des capacités de gouvernance et des conditions sous lesquelles elles sont mobilisées pour l'adaptation locale et régionale aux changements climatiques. Le mémoire se penche ainsi sur les concepts d'apprentissage social et d'agentivité pour ensuite examiner principalement l'orchestration. Cette dernière est comprise comme un mode de gouvernance indirect basé sur l'utilisation d'intermédiaires pour atteindre des cibles d'adaptation. L'orchestration est définie par trois conditions: l'alignement stratégique des acteurs, la médiation à travers les échelles et les secteurs et la création de contextes d'opportunités. Pour observer l'orchestration et saisir ce que ce mode de gouvernance nous amène à voir concernant le processus d'adaptation au climat à l'échelle locale et régionale, nous étudions le cas de Trois-Rivières, Québec, Canada. Trois grands résultats découlent de cette étude de cas. D'abord, une structure ou une stratégie préexistante peut servir de force motrice pour l'alignement stratégique de parties prenantes autour de l'adaptation aux changements climatiques. Ensuite, la médiation entre les acteurs et les échelles requiert qu'une grande latitude soit accordée aux parties prenantes et que les orchestrateurs sachent quand céder leur place, offrir des ressources et valoriser les actions. Enfin, les compétences humaines et interpersonnelles des personnes engagées dans la démarche d'adaptation sont essentielles pour que des relations de confiance soient établies entre les parties prenantes et pour qu'elles durent. / Impacts of climate change are increasing as greenhouse gas emissions continue rising. Even though municipalities have started taking charge, adaptation to impacts are still not occurring at a pace allowing to mitigate risks. Therefore, there is a need to accelerate the rhythm. For that matter, literature indicates that adaptation should be elaborated through the engagement of diverse stakeholders to unite efforts and promote synergy in the resolution of the problem. In this context, this master's thesis in land-use planning and regional development (M. ATDR) aims to contribute to the understanding of governance capacities and the conditions under which they are mobilized for the benefit of adaptation. In doing so, the thesis looks at the concepts of social learning and agency to then examine mainly the use of orchestration, an indirect mode of governance based on the use of intermediaries by an orchestrator to attain its adaptation targets. Orchestration is defined by three conditions: strategic alignment, mediation across scales and sectors and the creation of opportunity contexts. To determine what orchestration brings us to see concerning the role of different actors in the successes and failures of climate change adaptation processes at the local and regional scale, we apply it to the case study of the mid-size city of Trois-Rivières, Québec, Canada. Three main results are suggested: 1. A pre-existing structure or strategy can serve as a driving force for the strategic alignment of stakeholders; 2. Mediation requires a great deal of latitude to stakeholders, with orchestrators knowing when to step aside and give them resources and valorization; 3. Creating opportunity contexts requires important human and interpersonal skills to develop relationships and trust with stakeholders.

Résoudre la crise climatique est un défi intrinsèquement économique. Il s’agit d’inventer une nouvelle économie, moins dépendante des énergies fossiles et capable, face à l’attrait de l’immédiat, de défendre suffisamment les intérêts des générations futures. Partant de ce constat, cette étude repose sur l’idée qu’une réponse normative crédible face aux changements climatiques ne peut passer que par un droit qui soit axé sur la promotion de la transition énergétique et qui garantisse une articulation équilibrée entre les préoccupations économiques de court terme et les préoccupations, à plus long terme, liées à la préservation du climat mondial. L’étude de La prise en compte des aspects économiques du défi climatique dans le régime juridique international du climat vise à déterminer l’importance que les membres du système multilatéral de lutte contre les changements climatiques accordent à la nécessité de promouvoir la transition énergétique et d’encadrer l’expression des préoccupations économiques nationales dans le cadre de leur coopération. Fondée sur une analyse de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques et du Protocole de Kyoto, ainsi que de leur droit dérivé, cette recherche s’attache tout d’abord à démontrer la portée limitée des outils qui ont spécifiquement été élaborés par les États afin de réformer les modes de développement. Elle met ensuite en lumière le haut niveau de protection que la norme internationale garantit aux intérêts économiques des États (ou qu’elle leur permet de garantir), en examinant les divers mécanismes qui les autorisent à invoquer des motifs économiques pour se soustraire ou moduler à la baisse l’ampleur de leurs engagements d’atténuation. Enfin, à partir d’une analyse des négociations menées au cours des dernières années, cette étude s’interroge sur l’avenir du régime juridique international du climat, dont les membres, cédant peu à peu à la tentation du repli sur soi, semblent s’engager dans un mouvement de renationalisation des questions relatives à la promotion de la transition énergétique et à l’articulation des valeurs économiques et environnementales.

Réalisées aux échelles internationales et nationales, les études de vulnérabilité aux changements et à la variabilité climatiques sont peu pertinentes dans un processus de prise de décisions à des échelles géographiques plus petites qui représentent les lieux d’implantation des stratégies de réponses envisagées. Les études de vulnérabilité aux changements et à la variabilité climatiques à des échelles géographiques relativement petites dans le secteur agricole sont généralement rares, voire inexistantes au Canada, notamment au Québec. Dans le souci de combler ce vide et de favoriser un processus décisionnel plus éclairé à l’échelle de la ferme, cette étude cherchait principalement à dresser un portrait de l’évolution de la vulnérabilité des fermes productrices de maïs-grain des régions de Montérégie-Ouest et du Lac-St-Jean-Est aux changements et à la variabilité climatiques dans un contexte de multiples sources de pression. Une méthodologie générale constituée d'une évaluation de la vulnérabilité globale à partir d’une combinaison de profils de vulnérabilité aux conditions climatiques et socio-économiques a été adoptée. Pour la période de référence (1985-2005), les profils de vulnérabilité ont été dressés à l’aide d’analyses des coefficients de variation des séries temporelles de rendements et de superficies en maïs-grain. Au moyen de méthodes ethnographiques associées à une technique d’analyse multicritère, le Processus d’analyse hiérarchique (PAH), des scénarios d’indicateurs de capacité adaptative du secteur agricole susmentionné ont été développés pour la période de référence. Ceux-ci ont ensuite servi de point de départ dans l’élaboration des indicateurs de capacité de réponses des producteurs agricoles pour la période future 2010-2039. Pour celle-ci, les deux profils de vulnérabilité sont issus d’une simplification du cadre théorique de « Intergovernmental Panel on Climate Change » (IPCC) relatif aux principales composantes du concept de vulnérabilité. Pour la dimension « sensibilité » du secteur des fermes productrices de maïs-grain des deux régions agricoles aux conditions climatiques, une série de données de rendements a été simulée pour la période future. Ces simulations ont été réalisées à l’aide d’un couplage de cinq scénarios climatiques et du modèle de culture CERES-Maize de « Decision Support System for Agrotechnology Transfer » (DSSAT), version 4.0.2.0. En ce qui concerne l’évaluation de la « capacité adaptative » au cours de la période future, la construction des scénarios d’indicateurs de cette composante a été effectuée selon l’influence potentielle des grandes orientations économiques et environnementales considérées dans l’élaboration des lignes directrices des deux familles d’émissions de gaz à effet de serre (GES) A2 et A1B. L’application de la démarche méthodologique préalablement mentionnée a conduit aux principaux résultats suivants. Au cours de la période de référence, la région agricole du Lac-St-Jean-Est semblait être plus vulnérable aux conditions climatiques que celle de Montérégie-Ouest. En effet, le coefficient de variation des rendements du maïs-grain pour la région du Lac-St-Jean-Est était évalué à 0,35; tandis que celui pour la région de Montérégie-Ouest n’était que de 0,23. Toutefois, par rapport aux conditions socio-économiques, la région de Montérégie-Ouest affichait une vulnérabilité plus élevée que celle du Lac-St-Jean-Est. Les valeurs des coefficients de variation pour les superficies en maïs-grain au cours de la période de référence pour la Montérégie-Ouest et le Lac-St-Jean-Est étaient de 0,66 et 0,48, respectivement. Au cours de la période future 2010-2039, la région du Lac-St-Jean-Est serait, dans l’ensemble, toujours plus vulnérable aux conditions climatiques que celle de Montérégie-Ouest. Les valeurs moyennes des coefficients de variation pour les rendements agricoles anticipés fluctuent entre 0,21 et 0,25 pour la région de Montérégie-Ouest et entre 0,31 et 0,50 pour la région du Lac-St-Jean-Est. Néanmoins, en matière de vulnérabilité future aux conditions socio-économiques, la position relative des deux régions serait fonction du scénario de capacité adaptative considéré. Avec les orientations économiques et environnementales considérées dans l’élaboration des lignes directrices de la famille d’émission de GES A2, les indicateurs de capacité adaptative du secteur à l’étude seraient respectivement de 0,13 et 0,08 pour la Montérégie-Ouest et le Lac-St-Jean-Est. D’autre part, en considérant les lignes directrices de la famille d’émission de GES A1B, la région agricole du Lac-St-Jean-Est aurait une capacité adaptative légèrement supérieure (0,07) à celle de la Montérégie-Ouest (0,06). De façon générale, au cours de la période future, la région du Lac-St-Jean-Est devrait posséder une vulnérabilité globale plus élevée que la région de Montérégie-Ouest. Cette situation s’expliquerait principalement par une plus grande vulnérabilité de la région du Lac-St-Jean-Est aux conditions climatiques. Les résultats de cette étude doivent être appréciés dans le contexte des postulats considérés, de la méthodologie suivie et des spécificités des deux régions agricoles examinées. Essentiellement, avec l’adoption d’une démarche méthodologique simple, cette étude a révélé les caractéristiques « dynamique et relative » du concept de vulnérabilité, l’importance de l’échelle géographique et de la prise en compte d’autres sources de pression et surtout de la considération d’une approche contraire à celle du « agriculteur réfractaire aux changements » dans les travaux d’évaluation de ce concept dans le secteur agricole. Finalement, elle a aussi présenté plusieurs pistes de recherche susceptibles de contribuer à une meilleure évaluation de la vulnérabilité des agriculteurs aux changements climatiques dans un contexte de multiples sources de pression. / The undertaking of vulnerability studies in relation to climatic change and vulnerability at the international and national levels renders them less relevant to a decision-making process at smaller spatial scales where specific response strategies are implemented. Vulnerability studies to climatic change and variability at relatively small geographic scales within the agriculture sector are rare in general, and even nonexistent in Canada, including Quebec. In order to fill in this gap and to contribute to a better decision-making process at the farm level, this study aimed at presenting a description and analysis of the evolution of grain corn growers’ vulnerability to climatic change and variability and other stressors within the Montérégie-Ouest and Lac-St-Jean-Est regions. A general methodology consisting of an assessment of farmers’ overall vulnerability by combining vulnerability profiles to climate and socio-economic conditions has been considered. For the reference period (1985-2005), vulnerability profiles were constructed by analyzing the variation coefficients of grain corn yields and crop area data. By means of ethnographic methods associated with a multicriteria analysis technique, the Analytic Hierarchy Process (AHP), adaptive capacity indices of the agriculture sector have been elaborated upon for the reference period. These indices have then been used as a starting point in the construction of scenario indices of future adaptive capacity of farmers for the future period 2010-2039. For this future period (2010-2039), vulnerability profiles for both regions have been created using a simplified version of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) conceptual framework on the components of vulnerability. For the « sensitivity » component of grain corn growers to climate conditions within the selected agricultural regions, a set of grain corn yields has been simulated using five climate scenarios coupled with CERES-Maize, one of the crop models embedded in the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT 4.0.2.0 version) software. In regards to the evaluation of the « adaptive capacity » for the future period (2010-2039), the elaboration of indices for this component has been undertaken by considering the potential influence of the main economic and environmental drivers used in the development of the storylines for two greenhouse gas (GHG) emission scenarios families, namely the A2 and A1B families. The application of the methodological approach mentioned above produced the following key results. For the reference period, the Lac-St-Jean-Est region appeared to be more vulnerable to climate conditions than Montérégie-Ouest region. The coefficient of variation for grain corn yields within the Lac-St-Jean-Est region was evaluated to be 0,35, while the value for the Montérégie-Ouest region was only 0,23. However, with respect to the socio-economic conditions, the Montérégie-Ouest region showed greater vulnerability than the Lac-St-Jean-Est region. The values of the coefficient of variation for the areas under grain corn during the reference period (1985-2005) within Montérégie-Ouest and Lac-St-Jean-Est were 0,66 and 0,48 respectively. For the future period (2010-2039), the Lac-St-Jean-Est region, once again, would seem to be more vulnerable to climate conditions than the Montérégie-Ouest region. The average values of the coefficient of variation for the simulated grain corn yields fluctuate between 0,21 and 0,25 for the Montérégie-Ouest region and between 0,31 and 0,50 for Lac-St-St-Jean-Est region. However, from a socio-economic perspective, the relative vulnerability status of both regions would seem to vary according to the scenario of adaptive capacity considered. With the economic and environmental drivers considered in the storylines of the A2 GHG emissions scenario family, the adaptive capacity indices for the sector under study would be 0,13 and 0,08 for Montérégie-Ouest and Lac-St-Jean-Est, respectively. On the other hand, by considering the economic and environmental drivers considered for the A1B GHG emissions scenario family, the Lac-St-Jean-Est agricultural region would appear to have an adaptive capacity slightly higher (0,07) than that of the Montérégie-Ouest region (0,06). In general, for the future period, the Lac-St-Jean-Est region would appear to have greater overall vulnerability than the Montérégie-Ouest. This situation can be explained mainly by a greater vulnerability of Lac-St-Jean-Est region to climate conditions. The results of this study have to be interpreted within the context of the assumptions considered, the methodology used, and the characteristics of the two regions under study. In general, using a simple methodological approach, this study revealed the « dynamic and relative » characteristics of the vulnerability concept, the importance of spatial scale and consideration of multiple stressors and the integration of an approach different to the commonly used« dumb-farmer » approach for the evaluation of this concept of vulnerability within the agriculture sector. Finally, this study has also identified some new research pathways likely to contribute to a better evaluation of farmers’ vulnerability to climate change in the context of multiple stressors.

Doctorat réalisé en cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université Paul Sabatier-Toulouse III / Il est maintenant reconnu que les changements climatiques ont des impacts importants sur l’ensemble des organismes vivants. Parmi les facteurs de ces changements, la température occupe une place prépondérante pour les organismes ectothermes car elle régule leur métabolisme. Toutefois, bien que les effets de la température sur les individus d’une espèce soient largement connus, les connaissances demeurent limitées quant aux conséquences sur les interactions trophiques. Dans ce contexte, notre étude s’intéresse aux effets de la température sur un système biologique composé d’une plante, le poivron Capsicum annuum L., d’un herbivore, le puceron Myzus persicae Sulzer (proie extraguilde), ainsi que de deux de ses ennemis naturels : la coccinelle maculée Coleomegilla maculata lengi Timberlake (prédateur intraguilde) et la cécidomyie prédatrice Aphidoletes aphidimyza Rondani (proie intraguilde). Dans ce but, nous avons opté pour une approche multiple comprenant : (1) la modélisation des interactions prédateur-proie et intraguilde (prédation entre deux compétiteurs d’espèces différentes qui exploitent une même ressource), (2) la réalisation d’expériences empiriques en laboratoire permettant de tester les prédictions des modèles et de caractériser l’effet de la température et de ses variations sur les composantes du système biologique étudié. Conformément aux prédictions d’un premier modèle, nous mettons en évidence que, lorsque la température augmente, C. maculata est plus efficace pour trouver et manipuler ses proies, ce qui augmente le taux de prédation. En revanche, à haute température son efficacité de recherche décroît, ce qui entraîne une diminution du taux de prédation. L’activité de prédation se limite donc à une fenêtre thermique en dehors de laquelle elle est réduite ou nulle. Par la suite, nous comparons un modèle linéaire et un modèle non-linéaire (saturant à haute densité de proies) afin de déterminer lequel de ces deux modèles décrit le mieux la réponse fonctionnelle d’un prédateur intraguilde, c’est-à-dire la relation entre le nombre de proies consommées et la densité de proies. Nos résultats expérimentaux démontrent que les prédictions du modèle non-linéaire correspondent bien aux observations empiriques, tandis que le modèle linéaire surestime largement le nombre de proies consommées et la fréquence des interactions intraguildes. Par la suite, nous dérivons le modèle non-linéaire afin d’y inclure l’effet de la température. Comme prédit par ce dernier modèle, la prédation intraguilde devient plus fréquente lorsque la température augmente mais diminue lorsqu’il y a davantage de proies extraguildes. Dans une dernière étude, nous soumettons le système biologique à des pics de température. Nos résultats démontrent que ces pics diminuent la fécondité des pucerons, l’accroissement de leurs populations, le poids des larves de coccinelles et le contrôle des pucerons par les coccinelles mais n’ont pas d’effets sur la plante et les relations plante-insecte. Le système biologique s’avère également plus résistant aux pics de température en présence de coccinelles qu’en leur absence. En conclusion, notre étude souligne l’importance de considérer la température dans les interactions trophiques puisqu’elle influence le comportement des organismes et la fréquence de leur interaction, ce qui se répercute au niveau des populations et des communautés. / There are several pieces of evidence that climate change significantly impact plants, herbivores, and predators. For ectotherms, temperature is the most important factor associated with these changes as it regulates their metabolism. Although the effects of temperature on individual organisms or populations have been well documented, our understanding about their consequences on trophic and guild interactions remains limited. In this context, we investigated the effects of temperature on complex interactions between a plant, the pepper Capsicum annuum L.; an herbivore, the aphid Myzus persicae Sulzer (extraguild prey); and two of its natural enemies, the ladybeetle Coleomegilla maculata lengi Timberlake (intraguild predator) and the predatory midge Aphidoletes aphidimyza Rondani (intraguild prey). We combined two approaches: (1) modeling predator–prey and intraguild (predation between two species that compete for the same resource) interactions, and (2) testing model predictions and characterizing the effects of temperature on components of our biological system through laboratory experiments. As predicted by the first model, we found that when temperature rises, C. maculata is more efficient at finding and handling prey, which increases predation rate. However, search rate decreases at high temperatures, leading to a reduction in predation. The predatory activity is therefore limited to a temperature window outside of which predation is reduced or absent. The next objective was to compare two models, one linear and one nonlinear, to determine which one best describes the functional response (the relationship between the number of prey consumed and prey density) of an intraguild predator. Results indicated that predictions of the nonlinear model (i.e., saturating at high prey densities) fit empirical observations well while the linear model greatly overestimates the number of prey consumed and the incidence of intraguild predation. Subsequently, we derived the nonlinear model to include the effect of temperature. As predicted by this model, we found that the incidence of intraguild predation increases with temperature but decreases when extraguild prey are more abundant. In a last experiment, we investigated the effects of temperature peaks on each component of our biological system. Results showed that temperature peaks reduce aphid fecundity and thereby population growth, decrease the weight of ladybeetle larvae, and decrease aphid control by ladybeetles, but have no effect on plants or plant–insect relationships. We also observed that the food chain is more resistant to temperature peaks when ladybeetles are included in the system than when they are absent. This suggests that ecosystems with predators exerting strong biotic control on prey population should be more resistant to climate change than ecosystem lacking them. In conclusion, our study highlights the importance of considering temperature in trophic and guild interactions since it influences the behavior of organisms as well as the frequency of interactions that affect population and community dynamics.