Le caribou de Peary est l’unité désignable du caribou la plus septentrionale ; sa population a chuté d’environ 70% au cours des trois dernières générations. Le Comité sur la situation des espèces en péril au Canada (COSEPAC) identifie les conditions difficiles d’accès à la nourriture à travers le couvert nival comme le facteur le plus influant contribuant à ce déclin. Cette étude se concentre sur l’établissement d’un outil spatial de caractérisation des conditions nivales pour l’accès à la nourriture du caribou de Peary dans le Nord canadien, utilisant des simulations du couvert nival générées avec le logiciel suisse SNOWPACK à partir des données du Modèle Régional Climatique Canadien. Le cycle de vie du caribou de Peary a été divisé en trois périodes critiques : la période de mise bas et de migration printanière (avril – juin), celle d’abondance de nourriture et de rut (juillet – octobre) et celle de migration automnale et de survie des jeunes caribous (novembre – mars). Les conditions nivales sont analysées et les simulations du couvert nival comparées aux comptes insulaires de caribous de Peary pour identifier un paramètre nival qui agirait comme prédicateur des conditions d’accès à la nourriture et expliquerait les fluctuations des comptes de caribous. Cette analyse conclue que ces comptes sont affectés par des densités de neige au-dessus de 300 kg/m³. Un outil logiciel cartographiant à une échelle régionale (dans l’archipel arctique canadien) les conditions d’accès à la nourriture possiblement favorables et non favorables basées sur la neige est proposé. Des exemples spécifiques de sorties sont données pour montrer l’utilité de l’outil, en cartographiant les pixels selon l’épaisseur cumulée de neige au-dessus de densités de 300 kg/m³, où des épaisseurs cumulées au-dessus de 7000 cm par hiver sont considérées comme non favorables pour le caribou de Peary.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les stations de ski du Nord-Est américain utilisent largement des systèmes de fabrication de neige afin d’être moins dépendantes des conditions atmosphériques. Les changements climatiques anticipés dans les années à venir risquent de rendre encore plus essentielle la présence de systèmes de fabrication de neige pour ces stations. La production de neige fabriquée génère toutefois des coûts supplémentaires substantiels, tant au niveau de l’achat d’équipement que de sa mise en marche. La station de ski Bromont, qui investit beaucoup dans le développement de son système de production de neige fabriquée, désire optimiser les performances de ce dernier. En collaboration avec l’Université de Sherbrooke, la station de ski Bromont a participé à une étude de son système de fabrication de neige et d’entretien de ses pistes. Divisée en deux volets, l’étude a consisté à évaluer l’efficacité des canons à neige en fonction de la température et du taux d’humidité de l’air. Le modèle numérique de neige 1D Crocus a ensuite été adapté et utilisé pour modéliser une section de piste et évaluer l’impact des approches de fabrication de neige et d’entretien des pistes sur l’épaisseur et l’état du couvert de neige (dureté et densité des couches de neige). Le modèle a également été utilisé pour évaluer l’impact des changements climatiques anticipés pour 2030 et 2050. En utilisant un système d’analyse multicritère des résultats, les modélisations ont permis de déterminer que l’utilisation de deux périodes de fabrication, une tôt en début de saison puis une à partir du mois de janvier, était optimale. Des paramètres idéaux de fabrication ont aussi été déterminés, soit des températures seuil de fabrication de -4 et -5°C avec des hauteurs seuil de neige de 0.5 et 0.7 m pour la 1re période de fabrication et une température seuil de -8°C avec une hauteur seuil de 1.2 m pour la 2e période. Le modèle « degré-heure totale (degHtot)» pour déterminer la date de début de fabrication au début de la saison a également été retenu. Pour ce qui est de l’impact des changements climatiques anticipés, celui-ci se traduit par un raccourcissement de la saison ainsi qu’une augmentation du temps de fabrication nécessaire pour l’enneigement des pistes. Par rapport aux années de références centrées autour de l’an 2010, lorsque la hauteur du couvert de neige à atteindre a été fixée à 1.2 m., une augmentation du temps d’enneigement de 32 à 39% a été évaluée pour l’horizon 2030 et de 28 à 38% pour l’horizon 2050. Considérant cette même hauteur du couvert de neige à atteindre, la durée possible de la saison diminuerait de 5 à 8%, soit en moyenne une diminution de 7 à 9 jours pour l’horizon 2030 et de 7 à 9% pour l’horizon 2050, soit une diminution moyenne de la saison variant entre 10 et 13 jours par rapport aux années de référence.

La pollution diffuse provenant des milieux agricoles a une influence majeure sur la qualité de l’eau. Le transport de sédiments et de nutriments, tels que le phosphore et l’azote, est particulièrement préoccupant. Les changements climatiques anticipés modifieront le régime hydrologique des rivières, ce qui entraînera des conséquences difficiles à anticiper, notamment sur la qualité de l’eau. Le site à l’étude est le bassin versant de la rivière Tomifobia, situé au sud-ouest du Québec, qui possède une superficie de 436 km² et qui comporte une forte activité agricole. Il a un impact important sur la qualité de l’eau du lac Massawippi puisqu’il draine 70% de son bassin versant. Le modèle hydrologique spatialisé Soil and Water Assessment Tool (SWAT) a été utilisé pour effectuer l’évaluation quantitative et qualitative de l’apport en eau à la rivière. Les activités agricoles ont été représentées dans le modèle selon un calendrier typique pour chacune des différentes cultures. Le calage et la validation du modèle pour le débit de la rivière Tomifobia ont été effectués à l’aide de la reconstitution des apports au lac Massawippi. Pour la qualité de l’eau, les données provenant de l’Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA), du Comité de gestion du bassin versant de la rivière Saint-François (COGESAF) et la campagne d’échantillonnage du Groupe de recherche sur l’eau de l’Université de Sherbrooke (GREAUS) ont été utilisées. Les éléments analysés par rapport à la qualité de l’eau sont les sédiments, le phosphore et les nitrates. Différentes projections climatiques ont été entrées dans le modèle dans le but de déterminer les tendances hydrologiques futures. L’impact des changements climatiques sur le régime hydrologique se traduit principalement par une augmentation des débits hivernaux et une diminution des débits printaniers. Aucune tendance statistiquement significative n’a été observée pour la période estivale et automnale. L’effet des changements climatiques sur les exportations de nitrates est similaire à celui sur le débit. Pour les exportations de sédiments et de phosphore, on note une hausse à l’hiver, une baisse au printemps et une hausse pour l’été et l’automne.

Depuis plusieurs décennies, les populations font face à des changements environnementaux sans précédent. Afin de répondre à ces changements les espèces peuvent se déplacer vers un autre endroit (c’est la dispersion), répondre aux changements par plasticité phénotypique, ou encore s’adapter par sélection naturelle (c’est la réponse évolutive). Si la dispersion et la plasticité phénotypique permettent une réponse rapide face à un changement environnemental tel que le réchauffement climatique, seule la réponse évolutive permet une adaptation durable. Une réponse évolutive au changement climatique peut être attendue seulement si l'augmentation des températures occasionne une pression de sélection sur un et / ou des traits. Cependant, quantifier les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles reste difficile, en particulier celles qui accompagnent le changement climatique. Au cours de cette thèse, j'ai cherché à quantifier les pressions de sélection reliées au changement climatique agissant sur une population sauvage de mésanges bleues (Cyanistes caeruleus) suivie depuis 26 ans près de Montpellier (France). Mes résultats montrent qu'une augmentation de la température printanière augmentait la force de la sélection naturelle agissant sur la date de ponte. De plus, la sélection était renforcée lorsque la population subissait des évènements climatiques extrêmes tels que de fortes chaleurs. Ces résultats indiquent qu'il était d'autant plus avantageux de pondre tôt lorsque les températures étaient élevées dans notre population. Enfin, j'ai exploré l'impact de la variation spatiale de l'environnemental sur notre estimation de la sélection naturelle. Mes résultats ont montré que la sélection naturelle était systématiquement surestimée lorsque la variation spatiale environnementale n'était pas prise en compte, même à très fine échelle. En conclusion, ces résultats ont permis de montrer qu'une réponse évolutive au changement climatique serait possible puisque celui-ci est associé à de plus fortes pressions de sélection sur les populations.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La thèse de doctorat analyse l'étude des facteurs d'influence qui, par de grandes variations de température, mettent souvent en danger les structures routières, surtout celles avec des couches bitumineuses, en vue de déterminer les propriétés thermo-physiques (conductivité thermique, chaleur spécifique, diffusivité thermique, effusivité thermique et émissivité) et de concevoir et réaliser des couches d'asphalte avec des caractéristiques thermo-physiques et physico-mécaniques supérieures.Pratiquement, les études mises en évidence dans la thèse sont axées principalement sur la détermination des caractéristiques thermiques des enrobés bitumineux, des caractéristiques qui visent à lutter contre les facteurs d'influence résultant des conditions environnementales auxquelles les structures routières sont soumises constamment dans les étapes de construction, réparation, et au cours de leur durée de service. Grâce à la connaissance de la distribution de température dans chaque couche bitumineuse composant de la structure routière, les sollicitations qui apparaissent dues aux variations de température peuvent être contrôlées. Les fluctuations quotidiennes et saisonnières de la température de l'air, l'intensité de la radiation solaire, les matériaux qui composent les couches de la structure routière par leur géométrie et les conditions de surface sont quelques uns des facteurs les plus importants qui mettent en danger de manière significative la stabilité de la structure de la route.Des contributions positives ont été apportées quant à l'amélioration des caractéristiques thermiques par la conception et la mise en oeuvre des enrobés bitumineux dans la composition desquels on a utilisé, en plus de matériaux de base, des cendres volantes en remplaçant partiellement ou totalement le filler. Cela aide à obtenir de meilleures propriétés thermo-physiques qui ont un effet favorable sur les caractéristiques physiques et mécaniques.A base des résultats expérimentaux, on a formulé des conclusions intéressantes et en même temps extrêmement précieuses pour le domaine des infrastructures routières, qui ont ouvert sur une gamme de possibilités pour de nouvelles recherches dans ce domaine. / The doctoral thesis analyses certain factors of influence that, through large temperature variations, frequently have a negative impact upon road pavements, especially the bituminous layers, with a view to determine the thermal-physical properties (thermal conductivity, specific heat, diffusive thermal, thermal effusion and emissivity) and to design and realize asphalt layers with better thermo-physical, and physical and mechanical characteristics.Practically, the studies highlighted in the thesis focus mostly on determining the thermal characteristics of asphalt mixtures, characteristics which help to combat the influence factors resulting from environmental conditions to which road structures are subject continuously road in the construction and repair stages, as well as during their service life. Due to being aware of temperature distribution in each bituminous layer of the road structure, the stresses occurring from variations of temperature can be controlled. The daily and seasonal fluctuations of air temperature, the intensity of solar radiation, the materials that make up the road structure layers by their geometry and surface conditions are some of the most important factors that significantly endanger the stability of the road structure.Positive contributions have been made on improving the thermal characteristics through designing and realizing asphalt mixtures in the composition of which, in addition to basic materials, flying ash was used as partial or total replacement for filler. This helps to obtain higher thermo-physical properties that have a favorable effect on physical and mechanical characteristics.Based on experimental results, some interesting and in the same time extremely valuable conclusions have been formulated opening a range of opportunities for further research in the field of road infrastructures.

Cette thèse évalue les conséquences de différentes politiques climatiques sur la filière forêt-bois française. Nous partons du constat qu'en France, les politiques actuellement mises en place prennent, pour la plupart, la forme de mesures ciblées s'appuyant sur la substitution énergétique à travers une augmentation de la consommation de bois-énergie. Nous étudions les effets de ces politiques sur l'économie de la filière et sur l'évolution de la ressource et nous analysons les conséquences de deux mesures fictives alternatives : une politique de séquestration en forêt et une taxe carbone intersectorielle. Pour cela, nous développons un modèle bio-économique du secteur forestier français : French Forest Sector Model (FFSM) s'articule autour d'un module représentant l'économie de la filière bois en équilibre partiel et d'un module représentant l'évolution de la ressource forestière française. FFSM représente la consommation de 6 produits bois transformés, la production de 3 produits bois primaires et les échanges de ces produits entre les 22 régions françaises et entre la France et l'étranger. FFSM permet d'évaluer l'efficacité économique des politiques en estimant leur coût et en mesurant leurs impacts sur les variables économiques de la filière. L'efficacité environnementale des mesures étudiées est analysée en calculant les bilans d'émissions et en déterminant leurs conséquences sur l'évolution de la ressource forestière. / This PhD thesis addresses the issue of assessing the impacts of various climate policies on the French forest sector. It starts from the observation that, in France, most climate policies are based upon the stimulation of additional fuelwood consumption through bottom-up processes. Besides assessing the economic and environmental impacts of these fuelwood policies, we also analyze the impacts of two alternatives climate policies : a policy based upon carbon sequestration in forest and a policy to stimulate the forest sector through a top-down carbon tax policy. In order to test these policies, we develop a bio-economic model of the French sector called French forest sector model (FFSM). It contains two interconnected modules: the economic module represents the economy of the national forest sector in a partial equilibrium framework while the biological module represents the French forest resources dynamics. FFSM takes into account the consumption of 6 final products, the production of 3 primary products and represents tradesbetween the 22 French administrative regions and between France and the rest of the world. From FFSM, we assess the economic effectiveness of policies by interpreting policies costs and by measuring the impacts on the sector through economic variables. We also assess the environmental effectiveness by comparing their carbon balances and their impacts on the forest resource dynamics.

Un futur climat planétaire plus chaud avec une sècheresse plus marquée durant toute l’année est aujourd’hui prévus, en particulier pour les hautes latitudes de l’hémisphère nord. Ces changements environnementaux seraient marqués par des fréquences et des intensités plus importantes des perturbations naturelles, qui pourraient menacer l’intégrité de certains écosystèmes forestiers boréaux. L’une des conséquences prévisibles serait une augmentation significative de l’occurrence des feux de forêt qui est déjà et deviendrait davantage encore l’élément perturbateur majeur de ces écosystèmes. Le devenir des écosystèmes boréaux suscite donc de nombreuses interrogations et des incertitudes, ce qui amène à souligner la nécessité d’une bonne caractérisation des changements climatiques spatio-temporels et de leurs conséquences sur ces écosystèmes.Afin de maintenir ces paysages forestiers dans les limites de leur variabilité naturelle, le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFP) se propose, dans un contexte d’aménagement écosystémique durable, d’établir un Registre des états de référence. Dans cette perspective, l’objectif de recherche de cette thèse était de produire des reconstitutions des paléotempératures holocènes les plus robustes possibles au sein de la pessière à mousses de l’ouest du Québec. La recherche a porté sur une approche multi-indicateurs incluant les Chironomidae et le pollen contenus dans les sédiments des deux lacs retenus. Les résultats mettent en évidence la pertinence des capsules céphaliques de Chironomidae pour reconstituer à haute résolution temporelle, les paléotempératures holocènes du mois d’août provenant du Lac Aurélie à l’aide de deux Fonctions de Transfert (FT). La FT Est canadienne s’est avérée plus en accord avec le signal régional que la FT canadienne. De surcroit, les assemblages de Chironomidae du Lac Lili ont donné une reconstitution surestimée des paléotempératures en raison de la faible profondeur de ce lac. Enfin, la reconstitution quantitative combinée (Chironomidae et pollen) des paléotempératures du mois d’août a souligné trois périodes principales: (i) 8500-4500 ans AA, identifiée comme le Maximum Thermique de l’Holocène (HTM) durant laquelle les températures d’août sont plus chaudes que les températures actuelles; (ii) 4500-1000 ans AA, marquée par le début de la période Néoglaciaire froide, où les températures oscillent autour des valeurs actuelles et (iii) les derniers 1000 ans AA, caractérisés par une diminution générale des températures. Plusieurs événements climatiques courts ont également été identifiés pour chaque période : (i) l’évènement froid de 8200 ans AA; (ii) l’évènement chaud de 4200 ans AA; (iii) la période chaude dite Romaine (RWP, 1900-1700 ans AA) ; (iv) la période froide de l’Âge Sombre (DACP, 1700-1500 ans AA) ; (v) l’Anomalie Climatique Médiévale (MCA, 1100 ans AA) et (vi) le Petit Âge Glaciaire (LIA, 500-250 ans AA). Une série d’événements froids est également observée vers 5900, 4300, 2800 et 400 ans AA, se référant probablement aux évènements « Bond ». La durée et l’amplitude observées des événements climatiques rejoignent les enregistrements régionaux, nord-américains et plus largement ceux de l’Hémisphère Nord. Par ailleurs, la synthèse soulignant les relations entre climat-végétation-feu confirme l’influence d’une instabilité climatique sur les changements des régimes des feux, principalement causée par les variations saisonnières des précipitations et de l'irrégularité des épisodes de sécheresse. Toutefois, notre reconstitution combinée des paléotempératures indique que les grands feux coïncident avec l’évènement ponctuel de 4200 ans AA et ceux survenus à partir de 2000 ans (RWP, DACP, MCA et LIA). La température estivale conjuguée à d’autres variables climatiques (sécheresse estivale, ensoleillement estival, et précipitations annuelles) joue donc un rôle important dans la variation du régime des feux à l’ouest du Québec. / A future warmer global climate with more severe annual drought has been predicted, especially for the high latitudes of the Northern Hemisphere. Such an environmental change would be marked by higher frequencies and intensities of natural disturbances, which could threaten the integrity of some boreal forest ecosystems. One of the foreseeable consequences would be a significant increase in the occurrence of wildfires, which is already the major disruptive element of these ecosystems. The future of boreal ecosystems thus raises many questions and uncertainties, highlighting the need for a good characterization of spatio-temporal climate changes and its consequences on these ecosystems.In order to maintain these forest landscapes within the limits of their natural variability, the Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFP) proposes, in a context of sustainable ecosystem management, to establish a registry of reference states. In this perspective, the research objective of this thesis was to produce the most possible robust reconstructions of Holocene temperatures within the spruce-moss forest of western Québec. The research focused on a multi-indicator approach including Chironomidae and pollen deposited in the sediments of two selected lakes.The results highlight the relevance of Chironomidae head capsules to reconstruct at high temporal resolution the August Holocene temperatures from Lac Aurélie using two Transfer Functions (TF). The East Canadian TF was more in agreement with the regional signal than the Canadian TF. In addition, chironomid assemblages from Lac Lili gave an overestimated paleotemperature reconstruction due to the specific shallowness of this lake. Finally, the combined quantitative reconstruction (Chironomidae and pollen) of the August palaeotemperatures suggested three distinct periods: (i) 8500-4500 years BP, identified as the Holocene Thermal Maximum (HTM) during which the August temperatures are warmer than modern temperatures; (ii) 4500-1000 cal BP, marked by the beginning of the cold Neoglacial period, where the temperatures oscillate around the current values and (iii) the last 1000 cal BP, characterized by a general decrease of the temperatures. Several short climatic events were also identified for each period: (i) the 8200 cal BP cold event; (ii) the 4200 cal BP warm event; (iii) the Roman Warm Period (RWP, 1900-1700 cal BP); (iv) the Dark Age Cold Period (DACP, 1700-1500 cal BP); (v) Medieval Climate Anomaly (MCA, 1100 cal BP) and (vi) the Little Ice Age (LIA, 500-250 cal BP). A series of cold events is also observed around 5900, 4300, 2800 and 400 cal BP, probably corresponding to the "Bond" events. The observed duration and amplitude of climate events are consistent with regional, North American records, and more widely those of the Northern Hemisphere. In addition, the synthesis highlighting climate-vegetation-fire relationships confirms the influence of climatic instability on changes in fire regimes mainly driven by seasonal variations in rainfall and frequency of drought events. However, our paleotemperatures combined reconstitution indicated that large fires coincide with the occasional event of 4200 cal BP and those occurring from 2000 cal BP onwards (RWP, DACP, MCA and LIA). Summer temperatures combined with other climatic variables (summer drought, summer insolation, and annual precipitation) play an important role in the variation of the fire regime in western Québec.

La géographie des groupes humains résulte d’événements historiques culturels et environnementaux. Notre démarche consiste à identifier des relations cultures/environnements dans des populations actuelles ou historiques bien documentées pour ensuite déceler l’éventuelle présence de phénomènes similaires dans des populations anciennes dont seuls les vestiges archéologiques sont connus. Après avoir passé en revue différents concepts permettant de décrire l’espace écologique occupé par une espèce (ou une population déterminée par un trait spécifique), nous déduisons que le concept de niche est idéal pour mesurer les facteurs environnementaux qui peuvent influencer l’établissement d’une culture en un lieu à une période donnée. Afin d’apprécier les distributions géographiques potentielles de cultures du présent et du passé, nous utilisons la modélisation de niches écoculturelles (ECNM). L’ECNM utilise des algorithmes prédictifs ainsi que des données d’occurrences et environnementales afin d’examiner les possibles influences des facteurs environnementaux dans les trajectoires évolutives des cultures. Nous présentons des résultats issus d’une optimisation de l’ECNM qui consiste à obtenir des données environnementales à très hautes résolutions spatiale et temporelle puis à combiner des prédictions de niche en tenant compte des performances des différents algorithmes prédictifs utilisés. La validité de la méthode que nous proposons est assurée par la fiabilité des occurrences que nous utilisons dans nos référentiels actualiste et historique. Enfin l’analyse statistique de plusieurs niches contemporaines, ou se succédant dans plusieurs phases climatiques, nous permet de les positionner dans l’espace écologique et de discuter de diversité culturelle, de risque écologique, de compétition, de dynamique évolutive et de peuplement. / The geographic distribution of human populations is the result of both historical contingency and environmental factors. This study identifies culture-environment relations for well-documented present-day and historic populations in order to evaluate whether the same phenomena operated inprehistoric contexts, which are only known from archaeological sites. After reviewing the different concepts used to describe the ecological space occupied by a species (or specific population), it is shown that the niche concept is well-suited for identifying and measuring environmental factors that can influence the distribution of a culture at a particular place and time. In order to better understand the potential distributions of present and past cultures, this study employs the method known aseco-cultural niche modeling (ECNM). ECNM uses predictive algorithms along with occurrence and environmental data in order to examine the possible influences of environmental factors on cultural trajectories. The results presented here are derived from an optimized ECNM approach that permits one to obtain high-resolution environmental data, and that also combines niche predictions by taking into account the performance of the various employed predictive algorithms.The effectiveness of this approach is ensured by the use of reliable occurrence data for both the present-day and historic case studies. Finally, statistical evaluations of multiple contemporaneous niches, as well as successive ones across multiple climatic phases, allow them to be placed in ecological space and examined with respect to cultural diversity, ecological risk, competition, and evolutionary and population dynamics.