Les forêts du monde entier sont menacées de mortalités importantes lors de sécheresses intenses liés au changement climatique. Les conifères en particulier semblent extrêmement vulnérables à la mort par dysfonctionnement hydraulique de leur système vasculaire ou embolie. Le principal objectif de cette thèse est d’étudier la résistance à l’embolie des conifères dans un cadre évolutif. Premièrement, nous avons mis en évidence que la résistance à l’embolie varie d’un facteur neuf sur plus de 250 espèces parmi les 7 familles de conifères, atteignant un nouveau record du monde avec Callitris tuberculata (P50 = -18.8 MPa). Nous avons montré le lien évolutif entre cette résistance et l’anatomie des ponctuations aréolées. En combinant cette base de données unique avec une phylogénie calibrée de plus de 300 espèces, nous avons retracé la diversification des conifères et l’évolution de leur résistance à l’embolie. Nous avons découvert que plusieurs lignées de conifères ont brusquement changé de dynamiques évolutives, avec l’accélération de la spéciation et de l’évolution de résistance à l’embolie. En outre, les conifères plus résistants se sont diversifié plus rapidement, notamment les genres Cupressus, Juniperus et Callitris (Cupressaceae). La diversification de ces derniers s’est accélérée avec l’aridification de l’Australie sur les derniers 30 Millions d’années. Nous montrons que leur xylème a été façonné par la sécheresse, devenant plus résistant à l’embolie mais surtout sans compromettre l’efficience du transport de l’eau ou augmenter son coût de construction. Cette thèse élargit notre compréhension de l’évolution des plantes vasculaire face aux sécheresses intenses. / Forests worldwide are at increased risk of widespread mortality due to intense drought under current and future climate change. In particular, conifer species seem extremely vulnerable to mortality due to hydraulic failure or embolism. The main objective of this thesis was to examine conifer resistance to embolism in an evolutionary framework. Firstly, we uncovered 9-fold variation in resistance to embolism across 250 species from the 7 conifer families, culminating in a new world record in Callitris tuberculata (P50 = -18.8 MPa). We demonstrated the evolutionary relationship between increased embolism resistance and the anatomy of bordered pits. By combining this unprecedented physiological dataset with a time-calibrated phylogeny of over 300 species, we retraced conifer diversification and the evolution of embolism resistance. We discovered multiple evolutionary dynamics with several conifer lineages shifting to higher rates of speciation and trait evolution. We found that conifers with high drought resistance diversified more rapidly, especially crown groups of Cupressaceae composed of the Cupressus-Juniperus clade and the Callitris clade. Within this last group, diversification rates increased over the course of the aridification of Australia over the last 30 million years. We show how their xylem has been shaped by drought, becoming more resistant to embolism, but crucially we found no trade-off with water transport efficiency or construction costs. This work greatly expands our understanding of how vascular plants have evolved to cope with extreme drought.

Les zones polaires sont les premières à subir les effets du réchauffement climatique.L'estimation de l‟impact physiologique d‟une augmentation de température sur les espèces de ces régions est capitale afin de prédire l'évolution des écosystèmes polaires. Les conséquences physiologiques de l‟augmentation des températures peuvent affecter les capacités de résistance et de survie des organismes. Le krill constitue un maillon clé des écosystèmes polaires, il est aussi à la base de la chaine trophique de ces régions. Dans ce contexte, une étude comparative de la thermotolérance de trois espèces de krill polaires a été effectuée. Deux espèces d‟Antarctique Euphausia superba et Euphausia crystallorophias, et une espèce d‟Arctique, Thysanoessa inermis. La détermination de la température limite de tolérance (CT50) a été estimée sur ces 3 espèces. E. superba et T. inermis présentent des tolérances thermiques similaires, alors que E. crystallorophias a une CT50 légèrement inférieure. Cinq isoformes d‟Hsp70 ont été caractérisées, pour chaque espèce. Leur expression génique a été suivie au cours d‟augmentations de la température du milieu. Le suivi de ces biomarqueurs a permis d‟estimer la température limite à laquelle les premiers dommagescellulaires apparaissent. Les cinétiques d‟expressions de chaque espèce se sont révéléesdifférentes : une forte réponse Hsp70 a été observée chez T. inermis, alors que chez E.crystallorophias celle–ci est beaucoup plus faible. Aux mêmes températures E .superba ne développe pas de réponse Hsp70, malgré sa forte thermotolérance. La multiplication des expériences de choc thermique sur cette espèce (intensité et durée) n'a pas révélé de réponseHsp70, mais confirmé sa grande thermotolérance pour un organisme antarctique. / Polar regions are the first to be impacted by global warming. The physiological impact appraisal of a temperature increase over local species is critical to foresee future evolutions of polar ecosystems. Physiological consequences of temperature rises can affect organisms both in their hardness and survival. Krill stands as a key component for polar ecosystems and therefore constitutes the core diet of local predators. In such context, a thermal tolerance comparative analysis of three distinct polar krill species has been carried out: two Antarctic species Euphausia superba and Euphausia crystallorophias, and one Arctic species,Thysanoessa inermis. The determination of thermal tolerance (CT50) was conducted on these three species. E. superba and T. inermis analysis showed similar thermal tolerances, while E.crystallorophias CT50 was slightly lower. Five isoforms of Hsp70 have been characterized foreach species. Their gene expression has been monitored through temperature increases of their environment. This biomarkers monitoring allowed an estimation of the critical temperature at which cellular damages appear. Kinetic expressions vary for each species: a strong response was observed in Hsp70 T. inermis, whereas response is much lower in E.crystallorophias. For similar temperatures, E .superba does not provide any Hsp70 response,despite its high thermal tolerance. The accumulation of heat shock experiments on this species, in intensity and duration, still did not provide any Hsp70 response, although it confirmed its highly noticeable heat tolerance for an Antarctic organism.

Le développement des énergies renouvelables et leur expansion à travers le monde s'inscrit dans une démarche de lutte contre le changement climatique. En Allemagne, le phénomène de l'expansion de l'«énergie verte» connaît un essor fulgurant depuis la décision prise par Angela Merkel en 2011 de sortir progressivement du nucléaire d'ici l'an 2020. La question posée est de savoir si les énergies renouvelables, figurant parmi les indicateurs de développement durable en Allemagne en respectent vraiment les principes fondamentaux? Ce travail relève donc dans un premier temps les défis auxquels font face l'infrastructure et l'économie allemandes. Ensuite, sur le plan micro-économique, une étude de la performance en matière de développement durable a été établie par le biais d'une analyse quantitative grâce à la méthode du Data Envelopment Analysis. La dernière partie s'intéresse aux changements sociaux et environnementaux tels que la participation de la société civile, ou encore la ‘pollution atmosphérique’ engendrée par ce type d’énergies. / The development and expansion of renewable energies throughout the world is part of a global approach undertaken to tackle climate change. In Germany, the expansion of "green energy" is soaring since the decision by Angela Merkel in 2011 to phase out nuclear power by 2020. The question is whether renewable energy, as one of the sustainable developmentindicators in Germany, really respects the fundamental principles of the latter? Hence, this first addresses the challenges faced by the German economy and infrastructure. Then, at the micro level, a sustainability performance study was established through a quantitative analysis using the Data Envelopment Analysis method. The final part deals with social and environmental changes such as the participation of civil society, or the atmospheric pollution caused by renewables.

Cette thèse traite de différents modèles issus de l'étude de la dynamique des populations devant faire face à un changement climatique. Notre but est d’atteindre deux objectifs ; le premier est d'étendre les travaux initiaux de Berestycki, Diekmann, Nagelkerke, Zegeling [5], ainsi que leurs développements ultérieurs (Berestycki et Rossi [18, 19]) ; le second est de dévoiler les aspects mathématiques profonds de ce modèle, en considérant de nouveaux problèmes, faisant intervenir une diffusion non-locale et non-linéaire. Le Chapitre 1 traite du cas d’un domaine cylindrique infini, dans l'espace entier, lorsque le terme de réaction est indépendant (resp. périodiquement dépendant) du temps. La nouveauté de ce travail est d’exprimer une condition globale dans le cadre de la théorie spectrale, afin de pouvoir supposer que l'environnement de la population est globalement défavorable à l'infini (au lieu de ponctuellement défavorable au voisinage de l'infini) comme dans [5, 18, 19]. Nous poursuivons l’étude de la concentration des espèces dans le domaine cylindrique lorsque le domaine extérieur est rendu extrêmement défavorable. Dans le Chapitre 2, nous nous concentrons sur les hypothèses permettant d’établir l'existence (vs l'inexistence) et l'unicité de la solution positive de l'équation elliptique semi-linéaire complète. Lorsque la divergence du terme de dérive est nulle, l'existence d'une solution positive peut être caractérisée à partir de l'amplitude du terme de dérive (sous des hypothèses adéquates de vitesse d’accroissement). L’étude du comportement pour des temps longs de l'équation parabolique nous amène à traiter le cas de coefficients éventuellement non bornés. Le Chapitre 3 étend les critères d'existence, d'inexistence et d'unicité explicités dans le deuxième chapitre aux équations quasi-linéaires impliquant un opérateur p-Laplacien. La principale difficulté rencontrée est que le principe du maximum fort semble difficile à appliquer ; nous devons alors utiliser une approche variationnelle pour obtenir un important principe de comparaison. Dans le Chapitre 4, nous étudions trois notions de valeurs propres principales généralisées pour les opérateurs non locaux sur des domaines bornés et non bornés (éventuellement ). Si le noyau est à support compact, nous pouvons également démontrer l'équivalence de ces valeurs propres sur domaine non borné. Nous étudions les limites des valeurs propres de l'opérateur de mise à l'échelle induit par la diffusion. Les résultats sont très dépendants du taux de mise à l'échelle. Dans le Chapitre 5, à la lumière des résultats obtenus dans le Chapitre 4, nous considérons l'équation d'évolution non locale et démontrons que la solution de l'équation d'évolution converge vers l’unique solution stationnaire, dont l'existence est directement conditionnée par le signe de la valeur propre principale généralisée. Cette convergence a lieu dans L1 (RN) et Lp (RN), p> 0. Dans la deuxième partie de ce chapitre, nous examinons les limites singulières de l'unique solution positive des équations de remise à l’échelle. Nous montrons que l'unique solution de l'équation non locale approche – soit l'unique solution de l'équation locale de type KPP, soit une solution (qui peut ne pas être unique) de l’équation de réaction. / The thesis is concerned with various models arising from the study of the dynamics of the population facing a climate change. We aim at achieving two following goals: The first one is to extend original work of Berestycki, Diekmann, Nagelkerke, Zegeling [5] and later developments of Berestycki and Rossi [18,19] the second one is to investigate the deeper mathematical aspects of this model and deal with the new problems where nonlocal and nonlinear diffusion are considered. The Chapter 1 deals with the problem in an infinite cylindrical domain and in the whole space where the reaction term is (resp.) independent or periodically dependent on time. The novelty of this work is that we consider a global condition in term of the spectral theory to assume that the environment of the population is globally unfavorable at infinity instead of pointwise unfavorable near infinity as in [5,18,19]. We further study the concentration of the species in the cylindrical domain when the exterior domain is changed to be extremely unfavorable. In the Chapter 2, we focus on conditioning the a sharp criterion for the existence, nonexistence and uniqueness of positive solution of fully semilinear elliptic equation. When the divergence of the drift term is zero, the existence of positive solution can be characterized by the amplitude of the drift term under some fair assumptions on the growth rate. The large time behavior of associated parabolic equation is considered, where we have to deal with the case of possibly unbounded coefficients. The Chapter 3 extends the existence, nonexistence and uniqueness in the second chapter for a quasilinear equation involving p-laplacian operator. The main difficulty is that it seems hard to apply the strong maximum principle and thus we make use a variational approach to attain an important comparison principle. In Chapter 4, we investigate three notion of generalized principal eigenvalues for nonlocal operators in bounded and unbounded domains (eventually $\R^N$). If the kernel is compactly supported, we can also prove the equivalence of these eigenvalues in unbounded domain. We consider the limits of the eigenvalues of the rescaling operator with respect to the diffusion. The results are very different depending on the rate of rescaling. In Chapter 5, by the help of the results in Chapter 4, we consider the nonlocal evolution equation and prove that the solution of evolution equation converges to the unique stationary solution, whose existence is directly conditioned by the sign of the generalized principal eigenvalue. The convergences holds in $L^\infty(\R^N)$ and $L^p(\R^N)$, $p>0$. In the second part of this chapter, we further investigate the singular limits of the unique positive solution of the rescaling equations. We show that the unique solution of nonlocal equation either approximates the unique solution of local KPP type equation or approximates a solution of reaction-equation, which may not be unique.

La composition chimique atmosphérique dépend principalement des émissions de polluants, de leurs précurseurs et de la météorologie. Les stratégies de gestion de la qualité de l’air ambitionnent des réductions substantielles d’émissions à long terme. Mais il est légitime d’évaluer si l’impact du changement climatique pourrait compenser ces efforts.Afin de répondre à cette problématique, on a recours à la modélisation qui permet de faire des projections à long terme, sous différents scénarios de sensibilité pour isoler les principaux facteurs. Se pose alors le problème des incertitudes dans la modélisation. L’approche privilégié pour les études d’impact du climat est la modélisation ensembliste. Cependant du fait de l'important coût de calcul, on constate qu’aucune étude passée d’impact du climat sur la qualité de l’air ne repose sur un ensemble large de projections climatiques. C’est pourquoi, nous avons développé une méthode statistique alternative, entraînée sur des grands ensembles de simulation, pour caractériser l'impact des émissions et de la météorologie sur la qualité de l'air dans un contexte de changement climatique.Nous avons montré qu'un modèle statistique permettait d'obtenir des réponses sur l'impact du climat sans forcément avoir à réaliser explicitement des modélisations d'ensemble. La méthode développée donne des résultats avec une incertitude faible sur le long terme, même si nous avons montré ses limites lorsqu'il s'agit de traiter des cas de pollution extrêmes.Afin de quantifier l'erreur induite par les données climatiques des modèles actuellement conservées de manière partielle, nous avons réalisé une étude de sensibilité à la résolution verticale des modèles climatiques régionaux. Nous avons montré qu'un minimum de dix niveaux verticaux, ainsi que des variables supplémentaires à l'existant étaient indispensables si l'on voulait que l'erreur de simulation reste inférieure au signal climatique étudié.Enfin, nous avons utilisé le modèle statistique pour confronter l’impact du changement climatique aux réductions d'émissions anthropiques attendues à l’avenir. Les résultats ont permis de mettre en évidence que le bénéfice climatique pour les particules fines, PM2.5, était du même ordre de grandeur que les baisses réalisées dans le secteur le plus influent de chaque pays étudié. Ces baisses d'émissions vont donc être renforcées par le changement climatique. Au contraire, pour le SOMO35, la pénalité climatique va contrebalancer les efforts de réductions d'émissions réalisés entre 2050 et 2010. Pour les pays analysés, on peut estimer la date approximative de l’émergence du signal induit par le changement climatique malgré la réduction des émissions attendue dans la législation actuelle. / The atmospheric composition is mainly driven by the emission of primary pollutants and precursors and meteorology. Because of its sensitivity to unfavorable weather patterns, air pollution is expected to be sensitive to climate change. That is why the aim of this work is to estimate the effect of climate change over air pollution in Europe at the end of the century. To achieve this we rely on modeling which allow to cover such timescales. To reduce uncertainties and quantify the effect of climate change on air quality, ensemble approaches should be applied. However, the computing cost of such methods is substantial. To overcome this issue we developed a statistical method which does not require forcing a chemistry and transport model with a large ensemble of climate projections. The results obtained with this statistical method are in good agreement with full chemistry-transport models when considering long time periods. But we point out the limits of the method when focusing on extreme pollution events. The statistical model can be used to assess the uncertainty of using a comprehensive ensemble of climate forcing in terms of air quality impacts. The statistical approach can also help identifying a subset of climate forcing that should be explored in priority to drive chemistry-transport models.Such a subset of climate models is however only available at a degraded vertical resolution on existing databases such as EuroCordex. To quantify the error induced when using a meteorological variables only saved for a few vertical levels, a sensitivity study focused on the impact of the vertical resolution of the meteorological data has been perfomed. We emphasized that a minimum of 10 vertical levels and some specific variables were required to study the impact of climate change on air quality to keep the error lower than the climate change signal.Finally, we use the statistical method to compare the climate change effect and the future emissions reduction impact estimated also with a surrogate model. We exhibit that the magnitude of climate benefit for PM2.5 will be comparable to the emissions reductions of the dominant sector in each country studied. These emissions decreases will therefore be reinforced the climate change. On the opposite, for SOMO35, the climate penalty will jeopardize the emission reductions between 2010 and 2050. We also evaluate that climate change will become more important than the expected reduction emissions signal.

Cette thèse analyse les conséquences socio-économiques du changement climatique, en particulier ses effets sur le commerce international, les migrations internes en Inde et la propagation de la dengue au Brésil.Le premier chapitre analyse le lien entre changement climatique et flux de commerce bilatéraux, pour différents secteurs et produits, sur la période 1992-2014. Les variations de température ont un impact négatif sur le commerce bilatéral des pays, en moyenne, contrairement aux variations de précipitation. Lorsqu’on désagrège par produits, des effets négatifs et positifs surviennent, mais les effets négatifs dominent pour la température, en particulier pour les produits agricoles et manufacturiers, notamment l’industrie textile et la métallurgie, ce qui peut s’expliquer par des effets transitant par la productivité du travail. Les variations de précipitation ont aussi un impact hétérogène, mais avec un effet positif dominant. Les résultats suggèrent en outre que le changement climatique affecte les avantages comparatifs révélés des pays, en particulier pour les produits les plus sensibles au climat.Le second chapitre étudie l’impact du changement climatique sur les migrations entre les états indiens en 1991 et 2001. L’utilisation des données de recensement pour ces deux années permet d’étudier l’effet du climat précédant la migration. Des indicateurs météorologiques basés sur un « Indice de Précipitation Standardisé » (SPI) permettent de mesurer la fréquence, la durée et l’intensité des épisodes de sécheresse, ainsi qu’un excès éventuel de précipitations. Les résultats montrent que la fréquence des sécheresses augmente les taux de migrations au départ de l’état affecté. Cet impact est particulièrement fort pour les états agricoles. Les trois principaux canaux par lesquels transite l’effet des sècheresses sont le revenu moyen, l’agriculture et l’urbanisation des états.Le dernier chapitre quantifie l’impact du climat et de l’urbanisation sur le taux de prévalence de la dengue au sein des états brésiliens, sur la période 1992-2012. Les résultats mettent en évidence un impact positif du taux d’humidité de l’air sur la dengue, ainsi qu’une relation en cloche associant la température et la dengue. Par ailleurs, une augmentation de la densité de population de 1 % est associée à une hausse moyenne de la dengue de 2,5 à 3 %. Un meilleur accès à l’eau potable et une meilleure gestion des déchets diminuent en revanche l’incidence de la dengue. Un modèle à équations simultanées permet par ailleurs de montrer qu’il existe une causalité circulaire entre le revenu des ménages et la dengue. D’un côté, une hausse de 10 % de la part de la population touchée par la dengue y occasionne une baisse de 0,16 % du revenu moyen. De l’autre, cette baisse est associée à une plus grande prévalence de la dengue. / In this dissertation, I study the impact of climate change on several economic outcomes, mainly on international trade, migration, and on vector-borne diseases. In the first chapter, I investigate the relationship between weather variations and bilateral trade flows at the country, sectoral and product levels, worldwide, and over the 1992-2014 period. I find a negative effect of temperature variations on bilateral trade at the country level. At the product level, both negative and positive effects arise, but the negative effect dominates. The effects are on the agricultural and manufacturing sectors, especially in the textile and metals sectors. Possible channels are the effect of temperature on output and labour productivity. Precipitation variations have also an effect on the product level, with the positive effect dominating for the affected products. The results suggest that weather variations also affect bilateral revealed comparative advantages, mainly for the weather sensitive products that I identify in the analysis. Moving to a long term analysis, the results suggest that temperature in the exporter country has a persistent effect that lasts several years. Furthermore, adaptation to climate change does not seem to changes the negative effects of temperature. The second chapter combines climate data with migration data from the 1991 and 2001 Indian Censuses to investigate the impact of climate variability on internal migration. The use of census data makes it possible to test and compare the effect on migration of climatic factors prior to migration. Relevant meteorological indicators of climate variability are used to measure the frequency, duration and magnitude of drought and excess precipitation based on the Standardized Precipitation Index. The estimation results show that drought frequency in the origin state increases inter-state migration in India. This effect is stronger in agricultural states, and in such states the magnitude of drought also increases inter-state migration significantly. Drought frequency has the strongest effect on rural-rural inter-state migration. In the third chapter, I measure the impact of weather and urbanization characteristics on dengue prevalence in Brazilian states during the 1992-2012 period. I find a positive effect of vapour pressure and a hump-shaped relationship between temperature and dengue. The results show that an increase in population density is likely to increase the dengue prevalence. Higher access to drinking water and waste management systems decrease dengue incidence. Additionally, higher immigration rates coming from states with high dengue incidence, increase the dengue prevalence in the destination state. Using a simultaneous equation model, I measure the double causality between household wage income and dengue prevalence. On the one hand, results show that, on average, a 10% increase in dengue rates is associated with a 0.16% decrease of household wage income. On the other hand, lower average household wage income is associated with a higher dengue rate.

Cette thèse de doctorat en économie s’inscrit dans le grand débat sur la rareté des ressources en eau et des impacts potentiels sur nos économies et notre sécurité alimentaire. Avec l’usage d’outils quantitatifs et économétriques, elle étudie les mécanismes de répartition de l’eau d’abord lorsqu’elle doit être partagée par plusieurs pays et ensuite lorsqu’elle est utilisée par l’agriculture et expédiée à travers les aliments sous forme virtuelle par le commerce international alimentaire.Le premier chapitre, co-écrit avec Prof. Eric Strobl, étudie les conflits de l’eau entre pays Africains situés en amont-aval d’un fleuve et contraints de partager la ressource. Entre 1949 et 2007 nous trouvons peu de traces de conflits, même si la paix est souvent contingente à une situation égalitaire en termes d’accès à l’eau. En effet, c’est l’asymétrie de l’approvisionnement qui est en jeu mais le pays en aval, défavorisé par sa position, arrive souvent à contrecarrer ce désavantage en exerçant une pression économique sur ses voisins (comme dans le cas de l’Egypte, à l’aval, face à l’Ethiopie). Nos analyses montrent également que l’absence de coopération ne présage en rien des coopérations futures, un résultat encourageant pour les bassins transfrontaliers où l’entente est encore difficile.Le deuxième chapitre, co-écrit avec Prof. Shlomi Dinar, s’intéresse à la question des avantages comparatifs liés à l’eau dans le commerce international alimentaire. En étudiant les flux commerciaux entre 1994 et 2007, on comprend que les pays les plus pauvres en eau sont bien obligés d’importer les produits qu’ils ne peuvent eux-mêmes produire sur place, faute d’eau. Il y a un bien un avantage comparatif à la ressource. En revanche, nous montrons qu’en termes de productivité-eau (la quantité produite par litre d’eau utilisé), les pays s’échangent des biens pour lesquels ils n’ont pas nécessairement d’avantage, voire bien le contraire. L’eau est donc négligée dans l’équation lorsqu’il s’agit des stratégies de production et d’exports.La thèse se penche ensuite sur ces pays pauvres en eau et pourtant souvent dépendants du secteur agricole. En particulier, le troisième chapitre s’inspire des théories qui suggèrent que le développement économique va de pair avec la diversification de la production et des exportations. Or un manque d’eau contraint nécessairement les pays dans leur stratégie de diversification. Nous montrons que les pays avec eau rare et une productivité-eau faible ne peuvent se développer par l’agriculture, à moins de se concentrer sur un petit nombre de produits. Investir dans des technologies de l’eau pour un nombre restreint de produits permet d’intensifier la production et d’avoir des externalités positives sur d’autres cultures potentielles. La concentration est donc souhaitable avant la diversification. Une meilleure gestion de l’eau (dans sa quantité et sa productivité) peut ainsi, à terme, être bénéfique pour le développement économique. / This thesis contributes to the ongoing debate about whether water scarcity will lead to growing water conflicts and potential threats to food security. Using quantitative and econometric tools, it addresses the empirical allocation of water resources in the context of shared water and international trade of agriculture.Chapter 1, co-authored with Prof. Eric Strobl, studies transboundary water management between upstream and downstream African countries (1949-2007). We find very little evidence for water conflicts over the years, even though cooperation is likelier when there is little economic and water asymmetries between countries. We also show that wealthy downstream nations mostly take the lead in cooperation, allowing geographical asymmetries to be offset by economics. Results indicate that cooperation is independent from the past, meaning that transboundary basins with a history of tensions over water may likely cooperate in the near future.Chapter 2, co-authored with Prof. Shlomi Dinar, investigates whether countries produce and trade food according to their comparative advantage in water. Using panel data of bilateral trade at a global level (1994-2007), we find that the driest countries use trade as a means to alleviate water scarcity. Relative water productivity and food trade display an inverted u-shape, suggesting a threshold effect in demand and a disregard for water resources relative to the lack of other inputs (such as capital, technology or qualified labor) in water-scarce countries. Countries do not take water endowments enough into consideration when deciding about production and food is traded in the wrong direction, from less to relatively more water productive nations.Because agricultural-dependence is water-dependence, we end by asking whether water scarcity can be a threat to development. Chapter 3 shows that exports concentrate with growth but diversify with water availability. The interaction effect is positive, suggesting that countries, as they develop, concentrate on fewer products for which they have comparative advantage in water. As water intensive goods display lower subsistence in time in water-scarce countries, we argue that inefficient management of water prevents countries from developing and exiting the state of water/agriculture dependency and slow growth. We recommend that water-scarce countries focus on improving the water footprint of a small number of goods in order to trigger positive spillovers.

L’augmentation globale des températures au cours de la période 1850-2012 n’est pas uniforme à l’échelle du globe et l’Arctique se réchauffe deux fois plus que la moyenne. Cependant, la couverture temporelle trop courte des données instrumentales rend difficile la distinction entre la variabilité climatique naturelle et celle liée au forçage anthropique. L’étude de la variabilité climatique « exempte » de l’influence humaine est alors réalisée à partir de données proxies indirectes provenant d’archives paléoclimatiques continentales et marines. Dans la région Arctique-subarctique, les enregistrements disponibles à haute résolution sur les derniers 2000 ans ont été centralisé dans la base de données PAGES Arctic 2k. Les objectifs de ces travaux sont l’amélioration de la caractérisation et de l’interprétation de la variabilité climatique sur les derniers 2000 ans, en allant plus loin que la tendance millénaire et les périodes climatiques majeures mais aussi en s'intéressant au rôle et l’expression spatiale de la variabilité interne du système climatique. Cette thèse s'appuie sur la base de données PAGES Arctic 2k permettant l'étude des variations de températures dans la région Arctique-subarctique mais aussi d'une nouvelle base de données permettant de reconstruire les variations hydroclimatiques (précipitations et humidité) dans la région et créée lors de cette étude. L'utilisation de méthodes d'analyse du signal climatique sur des enregistrements régionaux calculés à partir de ces deux bases de données a permis de mettre en évidence une variabilité climatique dans la région Arctique-subarctique s’exprimant depuis les échelles multi-décennales à millénaire. En particulier, les variabilités multi-décennales sont en lien avec la variabilité interne du système climatique. Les variations hydroclimatiques et de températures s'exprimant aux échelles multi-décennales dans la région sont en effet caractérisées par des fréquences spécifiques aux oscillations climatiques régionales (oscillation Atlantique Nord et oscillation Pacifique décennale), en particulier sur les derniers 200 ans. Les travaux réalisés sur la base de données de températures et la réflexion autour de la création et l’exploitation de la base de données hydroclimatiques ont également conduit à la définition d’une méthodologie de travail avec une base de données paléoclimatiques, depuis sa construction jusque la définition de ses limites, notamment en termes de représentativité spatiale des séries contenues dans la base de données et de l'assimilation de données avec des saisonnalités différentes. / The temperature increase during the 1850-2012 period is not uniform globally and the Arctic is warming twice as much as the average. However, the short time coverage of instrumental data makes it difficult to distinguish natural climate variability and anthropogenic forcing. The study of climatic variability "free" of human influence requires the use of proxies data measured in continental and marine palaeoclimatic archives. In the Arctic-subarctic region, high resolution records have been centralized in the Arctic 2k PAGES database. The objectives of this work are to improve the characterization and interpretation of climatic variability over the last 2000 years, going beyond the millennial trend and the major climatic periods, but also by focusing on the role and spatial expression of the internal variability of the climate system. This thesis is based on the Arctic 2k PAGES database, which allows the study of temperature variations in the Arctic-subarctic region, as well as a new database to reconstruct hydroclimatic variations (precipitation and humidity) in the region and created during this study. The use of climate signal analysis methods on regional records calculated from these two databases has highlighted climate variability in the Arctic-subarctic region from the multi-decadal to millennial scales.In particular, multi-decadal variability is related to the internal variability of the climate system. The hydroclimatic and temperature variations expressed at multi-decadal scales in the region are characterized by frequencies specific to regional climate oscillations (North Atlantic oscillation and decadal Pacific oscillation), particularly over the last 200 years. The work done on the temperature database and the reflection on the creation and exploitation of the hydroclimatic database have also led to the definition of a working methodology with a palaeoclimatic database, from its construction to the definition of its limits, in particular in terms of the spatial representability of the series contained in the database and the assimilation of data with different seasonings.

En quelques décennies, le changement climatique s’est affirmé comme un objet de recherche central pour la communauté scientifique et comme une question sociale et politique de premier plan. Deux modes d’action dominants, relayés par les travaux du GIEC, ont fait office de réponse institutionnelle : l’atténuation, d’une part, l’adaptation, d’autre part. Cette seconde réponse s’est imposée comme une voie politique potentielle, en empruntant l’argument d’un impératif de survie de l’humanité et en adoptant la forme d’un vaste programme normatif. Dans une première partie, nous interrogeons la construction scientifique et politique ainsi que la diffusion de ces politiques d’adaptation au changement climatique en tant que cadre émergent structurant d’une action publique globale, transversale et multiniveaux. Nous analysons particulièrement le processus d’institutionnalisation convergent des politiques d’adaptation au changement climatique en France et au Québec. Dans une seconde partie, la thèse vise à expliquer les enjeux de la diffusion de l’adaptation au changement climatique dans les politiques territoriales de gestion des risques et de gouvernance des ressources en eau. En mobilisant, un cadre théorique empruntant à la sociologie des épreuves, à l’actionnisme et à la sociologie des espaces de définitions des problèmes publics, la thèse permet de déterminer ce que peut produire la mise en visibilité du changement climatique dans la gestion territoriale de l’eau. On reviendra ainsi sur trois situations contrastées. Tout d’abord, un cas d’expertise de type lanceurs d’alerte lors de la gestion d’une inondation (Richelieu, Québec). Une situation où l’expertise s’intègre dans les enjeux actuels de gestion de l’eau (la révision du plan de gestion des étiages de la Garonne), cependant l’appropriation stratégique des incertitudes du changement climatique par les acteurs de l’eau contraint le potentiel transformateur et enfin une dernière situation où l’expertise dégagée des enjeux actuels (la prospective Garonne 2050) tend à produire une tension cognitive qui se révèle insuffisante pour engager les acteurs vers de nouvelles pratiques. Il ressort finalement de ces nouvelles exigences qu’impose l’adaptation au changement climatique entrent en contradiction avec les intérêts et les temporalités plus courtes qui prévalent encore dans les activités locales de gestion. / In the space of a few decades, climate change has established itself as a central object of research for the scientific community and as a high profile social and political question. Closely associated with the work of the IPCC, two dominant modes of action have supplied the institutional response : these are, respectively, mitigation and adaptation. The latter has established itself as a potential path for policy by appealing to the imperative of human survival and adopting the form of a vast normative program. In the first part, I question the scientific and political construction and dissemination of these policies for adapting to climate change as an emerging framework for structuring cross-and multi-global public action. In particular, I analyze the institutionalization process of convergent adaptation policies to climate change in France and Quebec. In the second part, I consider the issues involved in the spread of climate change adaptation via territorial risk management policies and water resource governance. By mobilizing a theoretical framework borrowed from the sociology of tests, actionnism and sociology of social problems, the thesis determines that can produce increasing the visibility of climate change in the territorial management water. This will return three contrasting situations. First, a case of flood management (Richelieu, Quebec) that have been criticized by experts in hydrology and climate change. A situation where expertise integrates into current issues of water management (revision of the management plan for low flow of the Garonne), however ownership of the strategic uncertainties of climate change by water stakeholders forced the transformative potential and the last one situation where the clear expertise of current issues (prospective Garonne 2050) tends to produce an insufficient cognitive tension to engage stakeholders on new practices. Finally, these new requirements imposed by adaptation to climate change conflict with the interests and shorter time frames that still prevail in the local management activities.

Les modifications environnementales qui affectent aujourd'hui les milieux marins recouvrent des problématiques scientifiques et sociétales majeures, d'autant que ces changements devraient s'accélérer au cours du 21ème siècle. Comprendre et anticiper la réponse de la biodiversité marine à ces changements représente un enjeu scientifique d'actualité. Les approches biogéographiques et macroécologiques constituent un cadre scientifique dans lequel il est possible d'étudier, de décrire, et de comprendre les motifs de distribution des espèces à large échelle et d'estimer leur évolution possible face aux changements environnementaux. C'est notamment le cas dans l'océan Austral où les effets du changement climatique se font déjà sentir et où les modifications environnementales associées pourraient avoir des effets profonds sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes. Malgré de récents efforts d'échantillonnage, nos connaissances sur la distribution des espèces dans l’océan Austral comptent encore de nombreuses lacunes attribuables au caractère récent des découvertes, à l'isolement et à l'éloignement de cet océan d'accès difficiles. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse consistaient à mieux comprendre les motifs de distribution d'espèces à l’échelle de l’océan Austral, à mettre en évidence les facteurs qui en sont à l’origine et enfin, à évaluer l’impact du changement climatique sur leur distribution. Pour cela,différents types de modèles de niche écologique (MNE) ont été employés. Les échinides (oursins), organismes communs des communautés benthiques de l’océan Austral ont servi de modèle d'étude pour ce travail. Afin de générer des MNE, notamment de type corrélatif, une base de données d’occurrence des espèces d'échinide a été actualisée. L’effort d’échantillonnage a ainsi pu être cartographié et quantifié pour l'ensemble de l'océan Austral ;il s'est révélé très hétérogène, principalement concentré aux abords des zones peu profondes et des bases scientifiques. Cela peut générer des biais dans la qualité et la performance prédictive des MNE ainsi que dans les projections spatiales associées. La robustesse des MNE corrélatifs a donc été testée au regard de l’effort d’échantillonnage mais aussi en tenant compte de la taille des niches écologiques des espèces étudiées ainsi que des contraintes biogéographiques existantes. Cette approche a permis de souligner l’importance de certains facteurs abiotiques pour expliquer la distribution des espèces à large échelle. Il apparaît aussi qu’une meilleure qualité d'échantillonnage génère des MNE plusrobustes mais que les résultats sont fortement dépendants de la taille des niches écologiques et de la présence de barrières biogéographiques.Ces MNE individuels réalisés pour de nombreuses espèces ont été combinés entre eux et ont permis de définir dix écorégions à l'échelle de l'océan Austral qui se distinguent par leur composition faunique et leurs caractéristiques environnementales. Les résultats montrent une forte individualisation des faunes antarctiques par rapport aux régions subantarctiques ainsi que l'existence de liens fauniques entre l’Amérique du Sud et les îles subantarctiques d'une part, ainsi qu’entre la nouvelle Zélande et la mer de Ross de l'autre. Ils soulignent également l’importance de facteurs environnementaux comme la température de fond, la profondeur et la géomorphologie pour expliquer les motifs de distribution des espèces. Enfin, des modèles prédictifs futurs ont été produits sur la base du scénario RCP 8.5 du GIEC. Ils montrent que les régions subantarctiques pourraient être particulièrement impactées par les changements environnementaux y compris au sein du réseau d’Aires Marines Protégées (AMP) mis en place dans l’océan Austral. Les MNE corrélatifs ont fait l’objet de critiques récurrentes dans la littérature scientifique du fait de leur incapacité à prendre en compte les dynamiques biologiques liant espèce et environnement, et de leurs limites pour l'extrapolation des données et la production de projections futures. Des MNE de types mécanistiques reposant sur l'approche des Dynamic Energy Budget ont donc été produits pour l'espèce Sterechinus neumayeri (Meissner, 1900) grâce aux nombreuses connaissances acquises sur le développement et la croissance de l'espèce. La comparaison entre MNE corrélatifs et mécanistiques a permis d’apprécier leur complémentarité et de proposer des projections robustes pour la période actuelle. En revanche, les projections futures ont montré de fortes divergences entre modèles, soulignant la nécessité d'utiliser plusieurs approches de modélisation pour mieux comprendre la distribution des espèces à large échelle et évaluer l’impact du changement climatique sur la biodiversité marine de l’océan Austral. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished