Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [78]-87. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2006. / In ProQuest dissertations and theses. Titre de l'écran-titre (visionné le 16 oct. 2007). Publié aussi en version papier.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2009. / Titre de l'écran-titre (visionné le 13 janvier 2010). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: p. 194-208. Publié aussi en version électronique.

Au cours des dernières années, on a assisté à un virage vers une gestion plus durable de la forêt publique et des ressources forestières. Pour ce faire, il est nécessaire d'acquérir des informations précises sur le statut des forêts. Ceci permettra, d'une part, de mieux évaluer les ressources disponibles et, d'autre part, de faire un meilleur suivi de leur dynamique afin, par exemple, de mieux comprendre et de prévoir les impacts de l'activité sylvicole. Il a été démontré que les capteurs lidars pouvaient être utilisés afin d'obtenir des données pouvant être segmentées afin de décrire assez fidèlement la géométrie de la couronne d'arbres individuels. Parmi les attributs de la forêt pouvant être extraits de ces données, la hauteur de la base de la couronne vivante est probablement un de ceux pour lequel le potentiel du lidar a été le moins étudié et ce, malgré l'importance que la connaissance de ce paramètre peut avoir pour, par exemple, le calcul de la biomasse ou la prévention des feux de forêts. Une nouvelle méthode permettant d'estimer la hauteur de la couronne vivante à partir de données lidar est proposée. Les données utilisées pour la recherche ont été acquises au Québec, sur le territoire de la forêt d'enseignement et de recherche du Lac Duparquet. Les trois espèces à l'étude sont le peuplier faux-tremble, l'épinette blanche et le pin gris. L'appareil lidar utilisé pour acquérir les données est un capteur ALTM3100 de Optech permettant l'enregistrement des premiers et derniers retours, ainsi que jusqu'à deux retours intermédiaires. La méthode présentée a donné un biais de -1.37 mètres et une erreur type de 2.36 mètres. Ces résultats sont comparables à ceux obtenus par d'autres auteurs et semblent confirmer leur observation que le lidar à tendance à surestimer la hauteur de la base de la couronne. Il est noté que cette tendance à surestimer la mesure n'est pas systématique; elle semble se manifester différemment selon l'espèce. Des hypothèses concernant les différentes variables pouvant affecter la précision des mesures sont avancées. Des pistes pour mieux évaluer leur effet respectif ainsi que deux méthodes pouvant être utilisées pour améliorer l'exactitude et la précision des estimés sont proposées. ______________________________________________________________________________

La plaine de la Bekaa, notre région d’étude, est une région qui a connu au cours des cinquantedernières années une évolution importante dans le mode d’occupation du sol (couvert urbain, couvertvégétal). Le système d’information géographique permet une étude objective dans une région où lapratique directe du terrain n’est pas toujours facile. Pour conduire cette étude, nous avons choisi decomparer deux dates différentes : 1962, 1998. L’évolution constatée nous a poussés à chercher lescauses du changement du couvert du sol (facteurs climatiques, facteurs socio-économiques). Ensuite,nous avons étudié le risque qui peut menacer cette région agricole. Le risque d’érosion hydrique(érodibilité et battance) est un problème majeur de dégradation du sol, qui menace l’avenir del’agriculture dans la plaine de la Bekaa et dans la région d’étude.Plusieurs facteurs déterminent le risque d’érosion hydrique. La majorité de ces facteurs, comme le sol,la pente, la géologie, ont une valeur constante. Quant au couvert du sol et à la pluviosité, ils peuventvarier d’une année à l’autre. Pour cela, nous avons travaillé sur le couvert végétal, compte tenu deson importance, pour assurer un couvert végétal productif qui aide à protéger le sol contre l’érosionhydrique. / The Bekaa Valley, our study site, has undergone a significant land-cover evolution over the last fiftyyears (urban vegetation cover). This evolution has prompted us to seek the causes of soil coverchange (climatic and socio- economic factors, etc.). The Geographical Information System (GIS)allows conducting an objective study in an area where direct on-site observations are not always easy.In our study, we compare two different periods (1962 to 1998). We study the risk factors that couldthreaten this agricultural region. The risk of hydric erosion (erodibility and crusting soil) is a majorcause of soil degradation threatening the future of agriculture in the Bekaa Valley and the study area.Several factors are associated with hydric erosion hazard, most of which like the soil, slope of thearea, and geology maintain a constant value while soil cover and rainfall may vary from year to year.For this, we worked on the vegetation cover, given its importance for ensuring productive agriculturewhich helps protect the soil against hydric erosion. This led us to establish several optimization mapsof land-use according to the map of land suitability in an area which lacks agricultural guidance, andto study erosion sensitivity tailored to each optimization map, in order to be able to choose the mostsuitable mechanism of land development to protect the environment, taking into account the socioeconomicfactors of the study site.

La sous-estimation des hauteurs LiDAR est très largement connue, mais n’a jamais été étudiée pour plusieurs capteurs et diverses conditions forestières. Cette sous-estimation varie en fonction de la probabilité que le faisceau atteigne le sol et le sommet de la végétation. Les principales causes de cette sous-estimation sont la densité des faisceaux, le patron de balayage (capteur), l'angle des faisceaux, les paramètres spécifiques du survol (altitude de vol, fréquence des faisceaux) et les caractéristiques du territoire (pente, densité du peuplement et composition d’essences). Cette étude, réalisée à une résolution de 1 x 1 m, a d’abord évalué la possibilité de faire un modèle d’ajustement pour corriger le biais du modèle numérique de terrain (MNT) et ensuite un modèle d’ajustement global pour corriger le biais sur le modèle de hauteur de canopée (MHC). Pour cette étude, le MNT et le MHC ont été calculés en soustrayant deux jeux de données LiDAR: l’un avec des pixels comportant un minimum de 20 retours (valeur de référence) et l’autre avec des pixels à faible densité (valeur à corriger). Les premières analyses ont permis de conclure que le MNT ne nécessitait pas d’ajustement spécifique contrairement au MHC. Parmi toutes les variables étudiées, trois ont été retenues pour calibrer le modèle d’ajustement final du MHC : la hauteur du point le plus haut dans le pixel, la densité de premiers retours par mètre carré et l’écart type des hauteurs maximales du voisinage à 9 cellules. La modélisation s'est déroulée en trois étapes. Les deux premières ont permis de trouver les paramètres significatifs et la forme de l'équation (modèle linéaire mixte (1) et modèle non linéaire (2)).La troisième étape a permis d’obtenir une équation empirique à l’aide d’un modèle non linéaire mixte (3) applicable à un MHC d’une résolution de 1x 1m. La correction de la sous-estimation du MHC peut être utilisée comme étape préliminaire à plusieurs utilisations du MHC comme le calcul de volumes et la création de modèles de croissance ou d’analyses multi-temporelles.

Résumé : Cette recherche présente l'analyse spatio-temporelle de l'évolution conjointe de l'augmentation de la présence arbustive et de la dynamique de la fonte de la neige au Nunavik, Québec, Canada. Cette zone est caractérisée par la complexité de l'interaction de multiples changements simultanés de la température, de la couverture de la neige ainsi que de la pousse végétative. La première partie de ce travail consiste à faire l'analyse de l’évolution temporelle de ces multiples changements. Cette analyse a nécessité la mise en place d’une importante base de données climatiques, satellitaires et de couverture de sol à plusieurs échelles, sur une période allant jusqu'à 60 ans, soit de 1950-2012. La deuxième partie du travail consiste à faire l'analyse spatiale à haute résolution de l’influence de la fraction du couvert arbustif sur la fonte de la neige. L'analyse et l'interprétation des résultats obtenus dans la première partie montrent clairement un changement climatique significatif sur la région étudiée, découpée en 3 bandes de latitude correspondant à la toundra, la taïga ouverte et à la taïga forestière, respectivement du Nord au Sud. Ce changement de climat correspond à un réchauffement marqué, entre 0.75°C et 1.57°C par décade entre les zones 1 (toundra) et 3 (taïga forestière) respectivement. On peut noter que la hauteur de neige maximale annuelle a diminué dans les trois zones alors que les précipitations hivernales ont augmenté en zone 1 et 3 sur les 45 dernières années. Les résultats montrent une nette augmentation de la végétation arbustive dans les zones 2 et 3 (LAI plus élevé de 100% dans la zone 3 par rapport à la zone 1). L'impact de la végétation a été analysé à partir de la durée de fonte relative entre le début de la fonte et la disparition de la neige. Il apparait clairement que la végétation active la fonte précocement, allongeant ainsi significativement la durée de fonte (+600%). Cependant, l'impact de la végétation ne retarde pas la date de fin du couvert nival qui est de plus en plus précoce pour les zones 2 et 3. L'analyse spatiale à haute résolution montre que la présence arbustive entraine une date de fin de neige plus précoce par rapport au sol nu. Cette étude démontre clairement que la croissance de la végétation qui résulte du réchauffement climatique impacte la dynamique du couvert nival, aussi affectée par ce réchauffement. Une étude approfondie des processus en causes avec des mesures in situ appuyées par leur modélisation permettrait de mieux comprendre ces phénomènes. // Abstract : This study presents a spatial-temporal analysis of the joint evolution of the increase of shrubiness and the dynamics of snowmelt in Nunavik, Quebec, Canada. This zone is characterized by the complexity of the interaction of multiple changes of temperature, snow cover and vegetation growth. The first part of this study analyzes the temporal evolution of these changes. The analysis required the use of a large database on climate, satellite data and ground cover at multiple scales over a period of up to 60 years, from 1950 to 2012. The second part of the study consists of a spatial high-resolution analysis of the influence of the fraction of shrub cover on snowmelt. The analysis and interpretation of the results clearly show a significant climate change over the study area, divided into three latitudinal transects corresponding to tundra, open taiga and forested taiga. A significant warming of 0.75 ° C and 1.57 ° C per decade was experienced between zones 1 (tundra) and 3 (forested taiga) respectively. The maximum annual snow depth on the ground decreased over the 3 zones studied while winter precipitations increased in zones 1 and 3 over the last 45 years. The results show a significant increase in shrub vegetation in zones 2 and 3. The impact of the vegetation on snow was analyzed with melt duration (from melt onset to complete melt). It appears clearly that the vegetation triggers the melting process earlier and significantly extends the melt duration (+600%). However, the impact of vegetation does not delay the date of the snow cover disappearance. The high-resolution spatial analysis showed that shrubs cause an earlier snow cover disappearance date than bare soil. This study clearly demonstrates that vegetation growth resulting from global warming impacts the snow cover dynamics, which are also affected by global warming. A thorough study of the processes with in-situ measurements supported by models would help gaining a better comprehension of these phenomena.

Résumé : Cette recherche présente l'analyse spatio-temporelle de l'évolution conjointe de l'augmentation de la présence arbustive et de la dynamique de la fonte de la neige au Nunavik, Québec, Canada. Cette zone est caractérisée par la complexité de l'interaction de multiples changements simultanés de la température, de la couverture de la neige ainsi que de la pousse végétative. La première partie de ce travail consiste à faire l'analyse de l’évolution temporelle de ces multiples changements. Cette analyse a nécessité la mise en place d’une importante base de données climatiques, satellitaires et de couverture de sol à plusieurs échelles, sur une période allant jusqu'à 60 ans, soit de 1950-2012. La deuxième partie du travail consiste à faire l'analyse spatiale à haute résolution de l’influence de la fraction du couvert arbustif sur la fonte de la neige. L'analyse et l'interprétation des résultats obtenus dans la première partie montrent clairement un changement climatique significatif sur la région étudiée, découpée en 3 bandes de latitude correspondant à la toundra, la taïga ouverte et à la taïga forestière, respectivement du Nord au Sud. Ce changement de climat correspond à un réchauffement marqué, entre 0.75°C et 1.57°C par décade entre les zones 1 (toundra) et 3 (taïga forestière) respectivement. On peut noter que la hauteur de neige maximale annuelle a diminué dans les trois zones alors que les précipitations hivernales ont augmenté en zone 1 et 3 sur les 45 dernières années. Les résultats montrent une nette augmentation de la végétation arbustive dans les zones 2 et 3 (LAI plus élevé de 100% dans la zone 3 par rapport à la zone 1). L'impact de la végétation a été analysé à partir de la durée de fonte relative entre le début de la fonte et la disparition de la neige. Il apparait clairement que la végétation active la fonte précocement, allongeant ainsi significativement la durée de fonte (+600%). Cependant, l'impact de la végétation ne retarde pas la date de fin du couvert nival qui est de plus en plus précoce pour les zones 2 et 3. L'analyse spatiale à haute résolution montre que la présence arbustive entraine une date de fin de neige plus précoce par rapport au sol nu. Cette étude démontre clairement que la croissance de la végétation qui résulte du réchauffement climatique impacte la dynamique du couvert nival, aussi affectée par ce réchauffement. Une étude approfondie des processus en causes avec des mesures in situ appuyées par leur modélisation permettrait de mieux comprendre ces phénomènes. // Abstract : This study presents a spatial-temporal analysis of the joint evolution of the increase of shrubiness and the dynamics of snowmelt in Nunavik, Quebec, Canada. This zone is characterized by the complexity of the interaction of multiple changes of temperature, snow cover and vegetation growth. The first part of this study analyzes the temporal evolution of these changes. The analysis required the use of a large database on climate, satellite data and ground cover at multiple scales over a period of up to 60 years, from 1950 to 2012. The second part of the study consists of a spatial high-resolution analysis of the influence of the fraction of shrub cover on snowmelt. The analysis and interpretation of the results clearly show a significant climate change over the study area, divided into three latitudinal transects corresponding to tundra, open taiga and forested taiga. A significant warming of 0.75 ° C and 1.57 ° C per decade was experienced between zones 1 (tundra) and 3 (forested taiga) respectively. The maximum annual snow depth on the ground decreased over the 3 zones studied while winter precipitations increased in zones 1 and 3 over the last 45 years. The results show a significant increase in shrub vegetation in zones 2 and 3. The impact of the vegetation on snow was analyzed with melt duration (from melt onset to complete melt). It appears clearly that the vegetation triggers the melting process earlier and significantly extends the melt duration (+600%). However, the impact of vegetation does not delay the date of the snow cover disappearance. The high-resolution spatial analysis showed that shrubs cause an earlier snow cover disappearance date than bare soil. This study clearly demonstrates that vegetation growth resulting from global warming impacts the snow cover dynamics, which are also affected by global warming. A thorough study of the processes with in-situ measurements supported by models would help gaining a better comprehension of these phenomena.

Snow cover estimation is a principal source of error for spring streamflow simulations in Québec, Canada. Optical and near infrared remote sensing can improve snow cover area (SCA) estimation due to high spatial resolution but is limited by cloud cover and incoming solar radiation. Passive microwave remote sensing is complementary by its near-transparence to cloud cover and independence to incoming solar radiation, but is limited by its coarse spatial resolution. The study aims to create an improved SCA product from blended passive microwave (AMSR-E daily L3 Brightness Temperature) and optical (MODIS Terra and Aqua daily snow cover L3) remote sensing data in order to improve estimation of river streamflow caused by snowmelt with Québec's operational MOHYSE hydrological model through direct-insertion of the blended SCA product in a coupled snowmelt module (SPH-AV). SCA estimated from AMSR-E data is first compared with SCA estimated with MODIS, as well as with in situ snow depth measurements. Results show good agreement (+95%) between AMSR-E-derived and MODIS-derived SCA products in spring but comparisons with Environment Canada ground stations and SCA derived from Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) data show lesser agreements (83 % and 74% respectively). Results also show that AMSR-E generally underestimates SCA. Assimilating the blended snow product in SPH-AV coupled with MOHYSE yields significant improvement of simulated streamflow for the aux Écorces et au Saumon rivers overall when compared with simulations with no update during thaw events. These improvements are similar to results driven by biweekly ground data. Assimilation of remotely-sensed passive microwave data was also found to have little positive impact on springflood forecast due to the difficulty in differentiating melting snow from snow-free surfaces. Considering the direct-insertion and Newtonian nudging assimilation methods, the study also shows the latter method to be superior to the former, notably when assimilating noisy data.