The Bowone and Binebase Au (Ag-Cu) deposits are related prospects, located 1 km apart on the volcanic island of Sangihe, Northeastern Indonesia. The deposits occur at the southern and oldest end of the island, and are hosted in Quaternary volcanic and volcaniclastic formations. Each deposit has a supergene and hypogene mineralized zone, although only the supergene zone of the Binebase deposit is of significant thickness. This thesis focuses on the hypogene zones of the deposits, and was undertaken with the goal of understanding the formation of high-sulphidation epithermal precious metal (Au, Ag) deposits. The hypogene mineralized zones at both Bowone and Binebase are spatially related to intense advanced (quartz, pyrite, pyrophyllite, natroalunite, alunite and kaolinite) and intermediate (quartz, pyrite, kaolinite, dickite and illite) argillic alteration that resulted in enhanced secondary porosity and silica-rich zones. However, vuggy or residual silica, which is characteristic of high-sulphidation epithermal deposits, is poorly developed. The mineralization occurred in three stages: 1) early gold-bearing pyrite (Pyrite I) in textural equilibrium with advanced and intermediate argillic alteration; 2) replacement and veining of massive gold-bearing Pyrite II and; 3) barite-enargite (Au and Ag bearing) veins. In each stage, gold and silver are hosted in pyrite and locally enargite, either in solid solution or as nanoparticles. The occurrence of gold-bearing pyrite in textural equilibrium with hydrothermal alteration minerals that are widely considered to have formed from condensed acidic vapours shows that the same fluids were also mineralizing, and transported gold (and other metals).The metals likely originated from an oxidizing felsic magma that was emplaced at high crustal levels and exsolved a low-density supercritical fluid into which the metals partitioned preferentially. The metals were transported by this fluid (which evolved to vapour on cooling) as hydrated species that ascended through the volcanic pile via fractures and zones of enhanced permeability. The fluid condensed at depths between 920 and 1260 m to form an acidic liquid with a pH between 0.5 and 4. The temperature ranged between 250 and 340°C and ∆ logfO2 (HM) was between -1 and +4. At high fluid/rock ratios, advanced argillic assemblages formed, whereas at low fluid/rock ratios, an intermediate argillic I and a distal intermediate argillic II alteration assemblage formed. The alteration also created porosity through the dissolution of minerals. The metals accumulated in zones of high fluid/rock ratios controlled by sub-vertical conduits and porosity of the sub-horizontal host rocks, where they were concentrated by adsorption onto the faces of pyrite crystals and incorporated in the pyrite through substitution for Fe or deposition as nanoparticles.Pyrite contains Ag, As, Au, Bi, Co, Cu, Fe, Ni, Pb, S, Sb, Se, Te and Zn. Pyrite I is host to an average of 1.1 ppm Au and 33.0 ppm Ag, pyrite II contains an average of 3.0 ppm Au and 80.6 ppm Ag, and enargite 0.53 ppm Au and 101.6 ppm Ag. Although there is a correlation between Au and As concentration, the absolute arsenic content is lower than in other deposits containing auriferous pyrite; it averages 329.7 ppm in Pyrite II. Pyrite II has the highest concentration of minor and trace elements overall, and contains up to 6.0 wt% Cu. Imaging by EMPA shows that growth and sector zones are common in Pyrite II. They are made evident by differences in the distribution of Cu and other elements. The anomalously high concentration of Cu and presence of both growth and sector zoning in Pyrite II enabled development of a tool for assessing relative changes in physicochemical conditions. Partition coefficients determined for Cu between paired sector zones in Pyrite II, showed that Cu, Au (and other metals) were preferentially incorporated in pyrite during periods when physicochemical conditions were stable. / Les gîtes d'or (cuivre-argent) Bowone et Binebase de l'île volcanique Sangihe, se trouvent à l'extrémité sud de l'île, sont associés aux formations volcaniques et volcano-sédimentaires quaternaires et sont géologiquement associés. Chaque gîte possède des minéralisations supergènes et hypogènes. Cette thèse porte principalement sur les zones hypogènes de chacun des gisements et a été réalisée dans le but de comprendre la formation des gîtes d'Au-Ag sulfato-acides. Les zones hypogènes minéralisées de Bowone et Binebase sont spatialement liées à une forte altération de style argileuse avancée (quartz, pyrite, pyrophyllite, natroalunite, alunite et kaolinite) et argileuse intermédiaire (quartz, pyrite, kaolinite, dickite et illite) qui ont produit des zones de porosité secondaire et des zones riches en silice. La minéralisation s'est effectuée en trois étapes : 1) formation de pyrite aurifère précoce (Pyrite I), en équilibre textural avec les altérations argileuses avancée et intermédiaire, 2) remplacement par la pyrite aurifère massive (Pyrite II), associé à la mise en place de veines, et 3) formation de veines de barite et d'énargite aurifères et argentifères. A chaque étape, l'or et l'argent sont associés à la pyrite et localement à l'énargite. La présence de la pyrite aurifère en équilibre textural avec des minéraux d'altération hydrothermale, qui sont considérés comme s'étant formés à partir de vapeurs acides condensées, montre que ces mêmes fluides ont également été minéralisant et ont transporté l'or et les autres métaux. Les métaux sont vraisemblablement issus d'un magma felsique oxydant. Ce magma aurait produit par exsolution un fluide supercritique de faible densité au sein duquel les métaux auraient été préférentiellement concentrés et par la suite été transportés par ce fluide, sous forme hydratée, à travers la séquence de roches volcaniques via les fractures et les zones de perméabilité accrue. Le fluide s'est condensé à des profondeurs entre 920 et 1260 m pour former un liquide acide avec un pH entre 0,5 et 4. La température a varié entre 250 et 340 °C pour un ∆ logfO2 (HM) compris entre -1 et +4. Pour des rapports fluide/roche élevés, les assemblages argileux avancés se sont formés, alors que pour des rapports fluide/roche faibles, l'altération a conduit à la formation d'assemblages argileuse intermédiaire et intermédiaire distale (I et II) et a également créé de la porosité par dissolution. Les métaux accumulés dans les zones de rapports fluide/roche élevés ont été contrôlés par la présence de conduits sub-verticaux et par la porosité sub-horizontale des roches encaissantes, où ils se sont concentrés, par adsorption sur les faces cristallines de la pyrite.La pyrite analyser contient les éléments suivants : Ag, As, Au, Bi, Co, Cu, Fe, Ni, Pb, S, Sb, Se, Te et Zn. La pyrite I se caractérise par un contenu moyen de 1,1 ppm Au et 33,0 ppm Ag, alors que la pyrite II contient en moyenne 3,0 ppm Au et 80,6 ppm Ag, et l'énargite 0,53ppm Au et 101,6 ppm Ag. Bien qu'il existe une corrélation entre les concentrations d'or et d'arsenic, la concentration absolue d'arsenic est plus faible que dans les autres dépôts contenant da la pyrite aurifère puisqu'elle est, en moyenne, de 329,7 ppm pour la pyrite II. La pyrite II montre la plus forte concentration d'éléments traces et contient, jusqu'à 6,0 % en poids de cuivre. L'imagerie par microsonde électronique montre que les zones de croissance et les zonations de secteur sont fréquentes dans la pyrite II. La concentration anormalement élevée de cuivre et la présence des zones de croissance et de secteur au sein de la pyrite II ont permis le développement d'un outil pour évaluer des changements relatifs de conditions physico-chimiques. Les coefficients de partage déterminés pour le cuivre entre les secteurs de la pyrite II montrent que les métaux ont été préférentiellement incorporés dans la pyrite pendant les périodes où les conditions physico-chimiques étaient stables.

The impacts of climate change on the hydrology and water quality of the Pike River watershed, an important contributor of nutrient loads to northern Lake Champlain, were predicted for the time horizon 2041-2070. Four water quality scenarios were simulated using a version of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) modified to suit Québec's agroclimatic conditions. Three of the scenarios were generated using climates simulated with the Fourth Canadian Regional Climate Model (CRCM4). The fourth scenario was generated using the climate simulated with the Arpege Regional Climate Model. SWAT was independently calibrated for the period 2001-2003, and then validated for the periods of 2004-2006 and 1980-2000, before inputting the climate scenarios. Potential mean changes predicted by these scenarios were then analysed for the evapotranspiration, surface and subsurface runoff, stream flow, sediment yields, and total phosphorus and nitrogen.After calibration, mean annual evapotranspiration, surface and subsurface flow as well as water percolation were found to correspond satisfactorily with the hydrology of the basin. Likewise, monthly predicted stream flow compared reasonably well with observed stream flow. The performance of SWAT in simulating sediment and nutrient yields was clearly improved after calibration but did not always reach standards of acceptability. As for climate change results, only one scenario predicted a significant increase in mean annual stream flow and nutrient loadings. However, when considering shorter time spans, simulations predicted significant changes including a winter stream flow two to three times greater than current stream flow and earlier spring floods. The identified causes are the early onset of spring snowmelt, a greater number of rainfall events and snowmelt episodes caused by higher winter and spring temperatures. In contrast, peak flows in April, as well as summer stream flow, appear to decrease but not always significantly. Nutrient delivery to the lake significantly increased in winter and occurred earlier in the year as a consequence of hydrological changes. A three- to four-fold increase in subsurface flow was also observed in winter which may increase nutrient losses through this pathway. / L'impact des changements climatiques sur l'hydrologie et la qualité de l'eau du bassin versant de la rivière Aux Brochets, un tributaire contribuant substantiellement à l'apport de nutriments au Nord du lac Champlain, a été prédit pour l'horizon 2041-2070. Quatre scénarios de qualité de l'eau ont été simulés avec une version du Soil And Water Assesment Tool (SWAT) adaptée aux conditions agro-climatiques du Québec. Trois de ces scénarios ont été produits en utilisant des climats simulés avec la quatrième version du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC4). Le quatrième scénario a été produit en utilisant un climat simulé par le modèle régional de climat Arpège. SWAT a d'abord été calibré pour la période 2001-2003, puis validé sur les périodes 2004-2006 et 1980-2000 avant d'y intégrer les scénarios climatiques. Ensuite, les changements moyens potentiels causés par ces scénarios ont été analysés pour l'évapotranspiration, le ruissellement, les écoulements souterrains, le débit et la charge en sédiments et nutriments (phosphore et nitrogène total).Après calage, les valeurs annuelles et moyennes prédites d'évapotranspiration, de ruissellement de surface, d'écoulement souterrain ainsi que de percolation correspondaient à l'hydrologie du bassin. De même, les débits prédits mensuellement correspondaient aux débits mesurés. Le calage du modèle améliore clairement la capacité de SWAT à simuler les charges de sédiments et de nutriments. Cependant SWAT n'atteint pas systématiquement les standards de performance. En ce qui a trait aux changements climatiques, un seul scenario a prédit une hausse significative des débits et des charges annuelles en nutriments. Cependant, sur des périodes de plus courte durée des changements significatifs tels que des débits hivernaux deux à trois fois plus élevés que les débits actuels ont été simulés. De plus les crues printanières démarrent plus tôt dans la saison. Ces faits sont causés par la hausse des températures hivernales et printanières qui déclenche de nombreux épisodes de fonte de neige ainsi que de nombreux épisodes de pluie. À l'opposé, le pic des crues printanières en avril ainsi que les débits estivaux semblent diminuer, mais pas toujours significativement. Sous l'effet des changements hydrologiques prédits, l'apport des nutriments au lac augmente significativement en hiver et se fait plus tôt dans l'année. Il a aussi été observé que le volume des écoulements souterrains triplait voire quadruplait en hiver ce qui pourrait augmenter la proportion des nutriments qui est perdue via la voie souterraine.

The scarcity of recent dolomite contrasts strongly with its common abundance in ancient sedimentary rocks, leading to the paradox commonly referred to as the "dolomite problem". Despite many attempts, dolomite has never been precipitated at room temperature from natural seawater in the absence of bacterial mediation. It has been proposed that natural environments conducive to dolomite formation may be dynamic systems, in which the water chemistry (pH, alkalinity, saturation state with respect to specific minerals) fluctuates in response to variations in environmental conditions such as biological activity, temperature, salinity. Nevertheless, there is little literature dedicated to simulating such environmental changes. In this study, we simulated the dynamic nature of natural environments by alternating between intervals of dissolution and precipitation in natural seawater through purging gases of different CO2 partial pressures (pCO2). By alternating between periods of aragonite supersaturation and undersaturation, aragonite was obtained during the first few cycles at 25 and 40oC, but only calcite was detected in the 18th cycle of the experiments at 25oC. In contrast, neither calcite nor dolomite were detected in the precipitates after 20 and 25 cycles at 40oC. Parts of the objectives in this study—breaking the Ostwald Step Rule and synthesizing calcite from natural seawater at 25oC—were achieved, but the 40oC experiment did not yield the result we hoped for. One possible explanation is that stable calcite nuclei may not have accumulated to a high enough concentration after 25 cycles at 40oC that sufficient calcite surfaces were available to offset the nucleation of aragonite. Another explanation is that stable pre-nucleation clusters, whose conformation may also be dependent on solution composition and temperature, control the crystallization of a set calcium carbonate polymorph. / La rareté de la dolomite récente contraste avec son abondance dans des roches sédimentaires anciennes, conduisant au paradoxe communément appelé "le problème de la dolomite". Malgré de nombreuses tentatives, en l'absence de médiation bactérienne, la dolomie n'a jamais été précipitée à la température ambiante à partir de l'eau de mer naturelle. Il a été proposé que les environnements naturels propices à la formation de dolomite peuvent être des systèmes dynamiques, pour lesquels la chimie de l'eau (pH, alcalinité, l'état de saturation à l'égard de minéraux spécifiques) fluctue en réponse aux variations des conditions environnementales (par ex.: l'activité biologique, la température, la salinité). Cependant, il y a très peu de la littérature consacrée à la simulation de ces changements environnementaux. Dans cette étude, nous avons simulé, en alternant entre des intervalles de dissolution et de précipitation dans l'eau de mer naturelle par une purge de gaz de différentes pressions partielles en CO2 (pCO2), la nature dynamique des milieux naturels. En alternant entre des périodes de sur-saturation et sous-saturation par rapport à l'aragonite, seule de la calcite a été détectée après le 18ième cycle à 25 °C. En revanche, nous n'avons observé ni calcite et ni dolomite dans les précipités aragonitiques après 20 et 25 cycles à 40 °C. Une partie des objectifs de cette étude - contrer règle d'Ostwald sur les transformations successives (états intermédaires) et la synthèse de calcite dans l'eau de mer naturelle à 25 °C - ont été atteints, mais l'expérience à 40oC n'a pas donné le résultat espéré. Une explication possible est que des noyaux stables de calcite ne se sont pas accumulés à une concentration assez élevée après 25 cycles à 40 °C, que suffisamment de surface calcitique était disponible pour contrer la nucléation de l'aragonite. Une autre explication est que la stabilité des grappes de pré-nucléation, dont la conformation dépend possiblement de la chimie de la solution et de la température, se forment et contrôlent la cristallisation d'un polymorphe spécifique de carbonate de calcium.

As a result of the recent increase in demand for the rare earth elements, the newly discovered Misery syenitic intrusion is attracting considerable exploration interest. This REE-Zr-Nb prospect is located 200km east of Schefferville and 70km south of Strange Lake in Québec, Canada. It is a 6km wide, ring-shaped intrusion conspicuous on aeromagnetic maps that was emplaced within the Mistastin Batholith, a large Elsonian age granitoid body, which intrudes Paleoproterozoic rocks of the Churchill Province. The Misery intrusion displays a gradational contact with its host, the Misastin rapakivi granite. Both have an A-type affinity and similar trace element composition. The Misery syenites are therefore interpreted to be a late differentiate product of the Mistastin batholith. The dominant exposed lithology (much of the intrusion is covered by a lake) is a felsic syenite, which is mainly composed of perthitic K-feldspar and 1 to 10 volume% of interstitial ferromagnesian minerals, namely fayalite, hedenbergite, ferropargasite and annite (iron rich biotite); the accessory minerals are quartz, iron oxides (magnetite, Ti-rich magnetite and ilmenite), zircon, fluorite, apatite and britholite. A melanocratic unit, ferrosyenite, which contains up to 50 volume % ferromagnesian minerals, including cumulate fayalite and hedenbergite, occurs as amoeboid-like inclusions in the felsic syenite. The ferrosyenite is interpreted to have formed by fractional crystallization of ferromagnesian minerals leaving behind a residual magma which produced the felsic syenites. With continued fractional crystallization, the felsic syenites became more enriched in alkali and silica, and only became saturated with ferromagnesian at a very late stage explaining the interstital crystallization of the latter in the perthite-dominated felsic syenites. The bulk of the REE mineralization (dominantly LREE) is concentrated in pods and layers as hydroxyapatite. Much of this mineralization accumulated through gravity settling in felsic syenite and ferrosyenite, commonly in association with magnetite. The hydroxyapatite crystals were partly or completely replaced by britholite-(Ce), which further concentrated the REE, and crystallized from post-magmatic hydrothermal fluids, which reacted with the magmatic hydroxyapatite. Locally, the felsic syenites underwent sodic metasomatism and where this occurred, the REE were remobilised again to form fluorocarbonate minerals (bastäsite-(Ce), parisite-(Ce) and synchysite-(Ce)). The Misery intrusion and the Mistastin granitoids surrounding it were cut by numerous narrow dykes composed mainly of quartz, fayalite, zircon and fergusonite-(Y). These dykes are interpreted to be products of a FeO-SiO2-rich melt that separated from the main syenite melt and into which Zr and Nb were preferentially fractionated. These dykes represent a new and interesting target for HREE exploration. / La demande grandissante en éléments de terres rares (ÉTR) a provoqué un fort intêret pour l'exploration de l'intrusion syénitique de Misery récemment découverte. Ce prospect d'ÉTR-Zr-Nb est situé 200 km à l'est de Schefferville et 70km au sud de Strange Lake, Québec, Canada. Elle se présente sous la forme d'une anomalie circulaire de 6km de large bien définie sur la carte du gradient magnétique. Elle est intrusive dans le batholite de Mistastin, d'âge Mesohelikien, qui lui-même est intrusif dans la Province Paléoprotérozoïque de Churchill. L'intrusion syénitique de Misery présente un contact graduel avec son encaissant : le granite rapakivi du batholite de Mistastin. Ces deux intrusions sont caractérisées par une affinité de type A et une composition similaire en élements en traces. Les syénites de Misery sont donc interprétées comme étant le produit tardif de la différentiation du batholite de Misastin. La lithologie dominante affleurante (une grande partie de l'intrusion est couverte par un lac) est une syénite felsique principalement constituée de feldspaths potassiques perthitiques et de 1 à 10 volume % de minéraux ferromagnésiens interstitiels. Ces minéraux sont: la fayalite, l'hédenbergite, la ferropargasite, la ferroédénite et l'annite (biotite riche en fer). Les minéraux accessoires sont le quartz, l'oxyde de fer (magnétite, titano-magnétite et ilménite), le zircon, la fluorine, l'apatite et la britholite-(Ce). Une lithologie nommée ferrosyénite est présente sous forme d'inclusions amigdalaires dans la syénite felsique. Elle est constituée d'environ 50 volume % de minéraux ferromagnésiens formant des cumulats de fayalite et d'hédenbergite. La ferrosyénite se serait formée par cristallisation fractionnée des minéraux ferromagnésiens produisant la syénite felsique comme magma résiduel. Celle-ci est devenue de plus en plus enrichie en alkalins et en silice et donc très tardivement saturée en ferromagnésiens, expliquant leur cristallisation interstitielle entre les feldspaths potassiques.L'essentiel de la minéralisation en ÉTR est dominée par les éléments de terres rares légères. Ils sont concentrés principalement dans des couches ou des amas d'hydroxyapatite accumulés par gravité dans la syénite felsique et ferrosyénite souvent associés à des oxydes de fer. Les cristaux d'hydroxyapatite ont été partiellement, voir complètement remplacés par de la britholite-(Ce), en réagissant avec un fluide post-magmatique, provoquant une surconcentration des ÉTR. Localement, la syénite felsique a subi un métasomatisme sodique qui a remobilisé les ÉTR dans cette partie pour former des fluorocarbonates de terres rares tels que la bastnaesite-(Ce), la parisite-(Ce) et la synchysite-(Ce). L'intrusion syénitique de Misery et les granitoïdes du batholite de Mistastin encaissant ont été recoupés par de nombreux petits dykes, composés essentiellement de quartz, fayalite, zircon et fergusonite-(Y). Ils sont interprétés comme étant le produit résiduel d'un magma riche en FeO-SiO2 qui s'est séparé de la syénite principale et dans lequel le Zr et le Nb ont fractionné préférentiellement. Ces dykes représentent une nouvelle découverte et une cible intéressante pour l'exploration des éléments de terres rares lourdes.

Human activities, especially since the Industrial Revolution, have left a legacy of trace metal contamination that is potentially harmful for natural ecosystems and human health (e.g. As, Cd, Pb) and affected their geochemical cycles. Atmospheric metal pollution is recorded in different environmental archives such as lake and marine sediments, snow and ice and peat bogs. Among these archives, peat bogs have proven to be effective in reconstructing the history of atmospheric metal deposition throughout Europe, but few studies have been carried out in North America or in Quebec. Being an important natural wind corridor, oriented from south-west to north-east, the St. Lawrence Valley is affected by long-range transport of contaminants. The present study focuses on the reconstruction of the history of atmospheric As, Cd, Ni, Pb and Zn deposition in surface cores (<100 cm) from three peat bogs along the St. Lawrence Valley. Core chronologies were established using 210Pb for the upper horizons and 14C dating for the deeper sections. Metal accumulation rates were computed from measured concentrations and core chronologies. Stable lead isotopes (204, 206, 207 and 208) were also analysed to distinguish natural and anthropogenic sources of Pb. Results show that the three cores recorded the onset of industrial activities around 1810-1850AD. As, Cd, Pb and, to a certain extent Ni deposition increased to reach a maxima in the 1940s and mid-1960s to early 1970s. Trace metals likely originated from coal-burning and ore smelting during the 19th and the first half of the 20th centuries. Thereafter, the dominant source of Pb became leaded gasolines additives until their phasing-out in the 1970s. Trace metal contents were greater in the two cores recovered in the southwestern part of the St. Lawrence Valley than in the one located 600 km to the northeast. This can likely be explained by their proximity to urban and industrial centers of St. Lawrence and Ottawa Valleys and U.S. Mid-West. The Pb isotope signatures suggest a long-range transport of contaminants from a common regional source (U.S. Mid-West, Great Lakes Region). A rapid decrease in metal accumulation rates since the 1970s suggest that the implementation of mitigation policies was effective in reducing atmospheric emissions of trace metal. Nevertheless, metal accumulation rates and stable Pb isotopes have not yet returned to pre-industrial values. / Les activités humaines, particulièrement depuis la Révolution Industrielle, ont perturbé le cycle géochimique de plusieurs métaux traces potentiellement toxiques (e.g. As, Cd, Pb) avec d'importantes répercussions pour les écosystèmes et la santé humaine. Plusieurs archives environnementales, tels les sédiments marins et lacustres, les tourbières, et les glaciers servent d'enregistrements historiques de la pollution atmosphérique. Parmi celles-ci, les tourbières sont reconnues comme étant des archives fiables pour la reconstruction des dépôts atmosphériques de métaux. Les tourbières ombrotrophes sont fréquemment utilisées en Europe pour reconstruire l'histoire des dépôts atmosphériques de polluants. Ce type d'étude est plus rare en Amérique du Nord, particulièrement au Québec. La vallée du St-Laurent est un corridor naturel important, dominé par des vents du sud-ouest vers le nord-est, et affecté par le transport de contaminants sur de longues distances. La présente étude a pour but la reconstruction historique des dépôts atmosphériques de As, Cd, Ni, Pb et Zn à partir de carottes de surface (< 100 cm) récoltées dans trois tourbières ombrotrophes le long de la vallée du St-Laurent. La chronologie des carottes fût établie à l'aide de datations au 210Pb et 14C. À partir de ces chronologies, les taux d'accumulation de métaux traces d'origine atmosphérique furent calculés. Les isotopes stables du Pb furent aussi analysés afin de distinguer les sources naturelles et anthropiques du Pb. Les résultats démontrent que les trois carottes ont enregistré le début des activités industrielles entre 1810-1850AD. L'accumulation de As, Cd, Pb et, dans une certaine mesure, Ni a augmenté de façon constante pour atteindre des maxima dans les années 1940 et à la fin des années 1960 et début 1970. Les contaminants provenaient probablement de la combustion de charbon et des usines métallurgiques du 19ième et début du 20ième siècle. Par la suite, la source principale du plomb fut celle des essences plombées (tétraéthyl-plomb) jusqu'à leur élimination graduelle dans les années 1970. Les taux d'accumulation de métaux sont plus importants dans les deux carottes récoltées dans le sud-ouest de la vallée comparativement à celle située à 600 km au nord-ouest. Ce phénomène peut être expliqué par la plus grande proximité des centres urbains et industriels du Mid-Ouest des États-Unis et des Grands Lacs ainsi que des vallées du St-Laurent et d'Ottawa des deux sites du sud-ouest par rapport à celui au nord-est. Les isotopes du plomb suggèrent que les contaminants furent transportés sur de longues distances et tiennent leur origine de sources régionales, telles que le Mid-Ouest des États-Unis ou la région des Grands Lacs. Une diminution rapide des taux d'accumulation de métaux à partir des années 1970 suggère que les mesures de mitigation des émissions atmosphériques mises en place durant cette période furent efficaces. Par contre, les taux d'accumulation et la signature isotopique du Pb montrent que des sources anthropiques de métaux persistent puisqu'ils demeurent différents des valeurs préindustrielles.

Analysis on hydroclimatic variables can provide information on how the climate has evolved over time. This can be accomplished through time series analysis. Trend analysis in hydroclimatic variables is challenging due to their non-stationary nature and the presence of noise and stochastic components in them. The principal objective of this study is to detect and analyze trends in mean surface air temperature, total precipitation and mean streamflow obtained from several stations in Ontario and Quebec, Canada. To accomplish this, we co-utilized the wavelet transform (WT) technique (more specifically, the discrete wavelet transform (DWT)) and the Mann-Kendall (MK) trend test. The time series used were decomposed via the DWT in order to separate their high-frequency and low-frequency components, prior to testing their statistical significance with the MK trend test. The trend (i.e. slowly changing processes) is assumed to be contained in the low-frequency component of the data. The trends in temperature, precipitation and flow are assessed on different bases: monthly, seasonal, and annual. Temperature trends for the different seasons (i.e. winter, spring, summer, and autumn) were also assessed. In this study, we demonstrated the use of WT in extracting information contained in the time series that is not obvious in the raw data. The advantages of the WT technique are highlighted by its ability to extract time-frequency information contained in the analyzed time series manifested in the form of periodicities ranging from intra-annual to decadal events. A new criterion is also proposed in this study where the relative error of the MK Z-values between the approximation component of the last decomposition level and the original data was used to determine the number of decomposition levels of the analyzed time series, the type of Daubechies (db) mother wavelet, and the border condition to be used in the DWT procedure.The procedures contained in the methodology for trend analysis outlined in this study have not been explored in the existing literature. First of all, we tested for the presence of a significant autocorrelation in a time series prior to applying the MK test, which is often ignored in many trend detection studies. The time series were then decomposed via the DWT; the MK trend test and sequential MK test were then applied in order to determine the most significant periodic mode affecting the observed trends. In this study, three versions of MK test were used, depending on the characteristics of the analyzed data. The original MK test was used on data that exhibit neither seasonality patterns nor significant autocorrelations. Seasonal MK test by Hirsch and Slack (1984) was used on the time series exhibiting seasonality cycles (with or without significant autocorrelations). Modified MK test by Hamed and Rao (1998) was used on data with significant autocorrelations. Finally, combining the application of the DWT and MK test in trend assessment in hydroclimatic time series (especially in the context of Canadian studies) has not been explored. Therefore, the results obtained in this study contribute to furthering the overall understanding of climatic change in Southern Ontario and Quebec. Although the trends in the different variables studied are affected by different time periodicities, the study found that generally positive trends are more dominant. Among the most important findings of this study are: (i) all temperature data show positive values, which implies warming trends (ii) precipitation and flow trends are affected by fluctuations of up to four years, and (iii) annual positive trends in temperature may be attributed mostly by winter and summer warming. This suggests that if the temperature trends remain in the positive direction, other hydroclimatic indices may also experience significant changes in the future. / Quoique le système climatique soit très complexe, une analyse des variables hydroclimatiques peut indiquer l'évolution du climat avec le temps. Une analyse de séries temporelles peut servir à ces fins; plus spécifiquement, l'analyse des tendances des variables hydroclimatiques peut approfondir l'étude des retombées des changements climatiques. L'analyse des tendances des variables hydroclimatiques est un défi en raison de leur caractère non stationnaire et la présence de bruit et d'autres éléments stochastiques. L'objectif principal de cette étude fut de détecter et d'analyser les tendances de différent types de données (débit, pluviométrie, température moyenne de l'air en surface), provenant de plusieurs stations en Ontario et au Québec (Canada). Ces stations sont concentrées dans le sud de ces provinces. Pour accomplir cette tâche, nous avons utilisé à la fois une technique de transformée par ondelettes (TO) [spécifiquement une transformée d'ondelette discrète (TOD)] et le test standard d'analyse des tendances Mann-Kendall (MK). Les séries temporelles furent décomposées par TOD afin de séparer à même les données les éléments à haute et basse fréquence, avant d'évaluer leur signification statistique avec le test MK. La tendance (i.e., le procédé à changement lent) est censé appartenir à l'élément à basse fréquence de la série temporelle. Les tendances du débit, de la pluie et de la température furent évaluées sur différentes échelles temporelles : mensuelle, saisonnière et annuelle. Les tendances temporelles de température pour les différentes saisons (hiver, printemps, été, automne) furent également évaluées.Cette étude montra comment l'utilisation du TO permet d'identifier et extraire des informations présentes dans une série temporelle qui ne sont pas évidentes à première vue dans les données brutes, ou suivant qu'on applique seulement le test des tendances MK. Les avantages de la méthode TO sont manifestes dans son habilité à extraire des informations temps-fréquence (i.e., périodicité intra-annuelle à décennale selon le genre de données utilisées) de la série temporelle analysée. Nous proposons un nouveau critère, où l'erreur relative entre les valeurs-Z du test MK pour l'élément d'approximation du dernier niveau de décomposition et celui des données d'origine sert à déterminer le nombre de niveaux de décomposition de la série temporelle analysée, le type d'ondelette mère de Daubechies (db), et les conditions de bordure devant servir à la TOD.Particulièrement dans le contexte canadien, l'utilisation d'une combinaison de TOD et du test MK dans l'évaluation de tendances dans les séries temporelles de données hydoclimatques demeure rare. Les résultats de cette étude contribueront donc à une compréhension globale grandissante des changements climatiques du sud de l'Ontario et du Québec. Quoique les tendances des différentes variables étudiées suivent différentes périodicités temporelles, l'étude montre que les tendances à la hausse dominent. Parmi les plus importantes conclusions de cette étude sont: (i) les tendances de débit et de précipitation suivent des fluctuations de jusqu'à quatre ans, (ii) toutes les catégories de données de température montrent des tendances à la hausse, laissant entendre une tendance au réchauffement, et (iii) les tendances annuelles à la hausse de la température peuvent être attribuées à un réchauffement des hivers et étés. Cela implique que si les tendances de température demeurent à la hausse, d'autres indices hydroclimatiques montreront des changements dans l'avenir.

Both tectonics and climate profoundly influence orogenisis, but specifics regarding the forcings, interactions and feedbacks are still largely unclear. This study addresses the evolution of the Cordillera Blanca Mountain Range of northern Peru: an elevated, high-relief, 200 km long string of glaciated peaks comprising the spine of the Andes. Extension along the Cordillera Blanca Detachment Fault (CBDF) actively produces relief along the western flank of the range, exceeding several kilometers in many areas. Abundant records of past glaciations span from >440 ka to the present in the form of moraine and bog deposits. Thus, tectonics (active faulting) and climate (glacial erosion) are operating in tandem to produce some of the highest topography in the western hemisphere. Understanding these processes in the Cordillera Blanca will provide an invaluable perspective into tectonic and climatic effects on orogenisis.Through the combined use of cosmogenic 10Be, low temperature thermochronology and digital terrain analysis, I explore the erosional and morphologic history of the range over a variety of spatial and temporal scales. Significant variations in modern range elevation (maximum, mean, modal and minimum), relief (local and within basins) and slope (maximum, mean and minimum) exist along the strike of the range, potentially reflecting the combined effects of variable displacement along the CBDF and varying degrees of glacial erosion. The morphology of the adjacent supradetachment basin varies as well, containing zones with distinct styles of faulting and basin growth, likely defined in part by the segmentation history of the CBDF. By combining Holocene-scale 10Be basin-averaged erosion rates with new thermochronologic data, I expand the known denudation history of the range. These two datasets constrain the exhumation and erosional history of the range-forming Cordillera Blanca Batholith from the late Miocene to Holocene, and expand the thermal history of the range southwards to include the older Carhuish Stock. Two new vertical 10Be exposure age transects allow comparison of fluvial incision rates within the Cordillera Blanca Batholith and the older Coastal Batholith. Incision rates from the site in the Cordillera Blanca record uplift on the order of ~1 mm yr-1, and potentially place a minimum constraint on CBDF slip rates at this location. Incision rates from the Coastal Batholith are twice as fast (~2 mm yr-1) possibly representing large-scale regional uplift. Exhumation rates and erosion rates generally fall between 0.01 and 0.5 mm/yr, suggesting a fairly continuous state of erosion over long-term (10^6 yrs) to recent (<10^3 yrs) time scales. Aside from a seemingly isolated zone of elevated erosion rates, no trends are observed along the strike of the mountain range. As the CBDF is believed to display variable slip-rates along strike, it seems that associated base level lowering is not a first order control on basin-averaged erosion rate. / Bien qu'il soit établi que la tectonique et le climat influencent profondément l'orogénèse, plusieurs questions demeurent en ce qui a trait aux forçages, interactions et rétroactions. Cette étude se penche sur l'évolution de la cordillère Blanche, dans le nord du Pérou : une chaîne de sommets glacés à haut relief de 200 km de longueur, épine dorsale des Andes. L'extension le long de la faille de détachement de la cordillère Blanche (FDCB) cause la formation de relief sur le flanc ouest de la chaîne sur plusieurs kilomètres dans certaines zones. D'abondantes traces de glaciations passées, datant de plus de 440 ka jusqu'à la période actuelle, sont présentes sous forme de dépôts de moraines et de tourbières. Donc, la tectonique (mouvements de failles actives) et le climat (érosion glaciaire) opèrent en tandem pour produire l'une des topographies les plus accidentées de l'hémisphère ouest. Une évaluation pointue des procédés en cause dans la cordillère Blanche permettra une meilleure compréhension des effets de la tectonique et du climat sur l'orogénèse. En utilisant une combinaison de datation par l'isotope cosmogénique 10Be, de thermo-chronologie de basse température et d'analyse de modèles numériques de terrain, cette étude explore l'historique d'érosion et morphologique de la chaîne sur plusieurs échelles spatiales et temporelles. De variations significatives d'altitude moderne de la chaîne (maximale, moyenne, modale et minimale), de relief (local et en bassin) et de pente (maximale, moyenne et minimale) existent le long de la chaîne et sont potentiellement dues aux effets combinés de mouvements variables le long de la FDCB et de différents degrés d'érosion glaciaire. La morphologie du bassin de supra-détachement adjacent varie également et contient des zones dotées de styles distincts de faille et de développement de bassin, probablement définis en partie par l'historique de segmentation de la FDCB. En combinant les rythmes d'érosion (âges 10Be, moyennes de bassin à l'échelle holocène) avec de nouvelles données thermo-chronologiques, ces travaux augmentent l'étendue connue de l'historique de dénudation de la chaîne. Ces deux bases de données documentent l'historique d'exhumation et d'érosion du batholithe de la cordillère Blanche depuis la fin du Miocène jusqu'à l'Holocène et étendent l'historique thermal de la chaîne vers le sud pour inclure le plus ancien Carhuish Stock. Deux coupes d'âges d'exposition verticale par 10Be permettent une comparaison des rythmes d'incision fluviale au sein du batholithe de la cordillère Blanche et du plus ancien batholithe côtier. Les rythmes d'incision au site de la cordillère Blanche indiquent un soulèvement d'environ 1 mm par an et suggèrent un glissement minimal de la FDCB de cet ordre à cet endroit. Les rythmes d'incision au batholithe côtier sont deux fois plus rapides (~2 mm par an), possiblement dû à un soulèvement d'échelle régionale. Les rythmes d'exhumation et d'érosion sont généralement de 0.01 à 0.5 mm par an, indiquant une érosion continue sur le long (10^6 années) et court terme (<10^3 années). Outre une zone isolée de rythmes d'érosion apparemment élevés, aucune tendance n'est observée le long de la chaîne de montagnes. Comme la FDCB est connue pour ses rythmes de glissement variables le long de la chaîne, il semble que l'abaissement du niveau de base associé ne soit pas un contrôle de premier ordre sur les rythmes d'érosion moyens à l'échelle du bassin.

The design of buried pipes requires the consideration of full contact between the pipe and the surrounding soil. After installation, loosening of surrounding soil may occur with time leading to the development of erosion voids next to the pipe wall. This phenomenon is known as ground support loss and has been known to cause pipe damage and in some cases has lead to complete failure. Previous studies were limited to numerical modeling using two-dimensional analyses. The main objectives of the present research program are: (1) to experimentally study the impact of erosion void located next to the pipe wall on the changes in earth pressure acting on the pipe and (2) to develop a three-dimensional numerical model to investigate the effect of void size on the changes in earth pressure and stresses in the pipe wall due to the introduction of a finite void around the pipe.An experimental setup that allows for the introduction of a physical gap between the backfill material and the pipe is designed and used throughout the experimental work. Validated using the experimental results, two-dimensional finite element model is used to examine the adequacy of the mechanically retractable strip technique used in the experiments to simulate the void next to the pipe wall.A series of three-dimensional nonlinear finite element analyses is then performed to investigate the impact of void length, depth and location on the earth pressure distribution on a rigid pipe as well as the pipe wall stresses. A summary table is provided comparing the changes in pipe responses with respect to initial conditions under different void configurations. This study emphasized the importance of detecting and repairing erosion voids around existing rigid pipes to avoid costly failures. / La conception des tuyaux enterrés nécessite l'examen du full-contact entre le tuyau et le sol entourant. Après l'installation, le relâchement du sol entourant peut se produire avec le temps menant au développement des vides d'érosion à côté de la paroi du tuyau. Ce phénomène est connu comme la perte de soutien du sol et a été connu pour causer des dommages sur le tuyau et dans certains cas a mené à une rupture complète. Les études antérieures ont été limitées à la modélisation numérique à des analyses de deux-dimensions. Les principaux objectifs de la présente programme de recherche sont les suivants: (1) d'étudier expérimentalement l'impact de vide d'érosion situé à côté de la paroi du tube sur les changements de charge du sol agissant sur le tuyau (2) de développer un modèle numérique à trois-dimensions afin d'étudier l'effet de la taille des vides sur les changements de charge du sol et des contraintes dans la paroi du tuyau causé par l'introduction d'un vide finie autour du tuyau.Un dispositif expérimental qui permet l'introduction d'un écart physique entre le matériau de remblai et le tuyau est conçu et utilisé tout au long du travail expérimental. Validé en utilisant les résultats expérimentaux, une modèle d'éléments finis à deux-dimensions est utilisée pour examiner l'adéquation de la technique mécanique rétractable d'une bande utilisée dans les tests afin de simuler le vide à côté de la paroi du tuyau.Une série d'analyses par éléments finis non linéaires à trois-dimensions est ensuite réalisée pour étudier l'impact de la longueur du vide, la profondeur et l'emplacement sur la distribution de la charge du sol sur un tuyau rigide ainsi que les contraintes dans la paroi du tuyau. Un tableau sommaire est fourni en comparant les changements des réactions tuyau par rapport aux conditions initiales dans le cadre des configurations différentes vides. Cette étude a souligné l'importance de la détection et la réparation des vides d'érosion autour des tuyaux rigides existants pour éviter les ruptures coûteuses.

Low-level stratiform clouds remain one of the wildcards in future climate simulations. Despite their important role in the earth's radiation budget and the large number of dedicated field campaigns, several cloud-scale processes in marine stratocumulus clouds remain misrepresented. The 19-month-long deployment of the Atmospheric Radiation Measurement Program Mobile Facility in the Azores provided the longest and most comprehensive ground-based observational dataset of marine boundary layer clouds to date. The first objective of this project was the documentation of the frequency of occurrence of different cloud and precipitation systems in the Azores using a combination of passive and active measurements. The analysis indicates that, even though clouds were often observed (close to 80 % of the time), especially in the boundary layer (~50 %), a single-layer stratocumulus coverage rarely persisted more than a day. In fact, many stratocumulus clouds were observed to have cumulus clouds underneath them. This is linked to the nearly constant decoupled state of the boundary layer in the Azores, contrary to what has been observed in the Pacific decks. 35 cases of mostly single-layer persisting stratocumulus coverage were selected for further analysis. Results include similarities with other studies (e.g., maximum coverage at night, thicker clouds needed to drizzle, and importance of cloud-top radiative cooling at night), as well as differences (e.g., coherent structures account for a smaller fraction of the updraft mass flux). The second objective of this project was to revisit the detection of drizzle-size particles in stratocumulus clouds using radar observations. First, the cloud and drizzle size distributions are related theoretically to the radar measurements, including the effects of the dynamics. Then, a forward radar Doppler spectra model was developed to test the sensitivity of the radar measurements to modifications of the drizzle contribution. Finally, a simple 1-D steady-state model was exploited to simulate drizzle growth as it falls in a cloud, using the forward model to link the output back to the radar observations. Using that combination of models, some observed features of the drizzle evolution inside continental and maritime stratocumulus clouds were successfully investigated. Overall, it was found that the skewness of a radar Doppler spectrum is a good indicator of the presence of early drizzle droplets, while a reflectivity or Doppler velocity threshold indicates the change in dominance in the Doppler spectrum occurring when drizzle is well developed. The third and final objective of this project was to revisit another long-standing challenge: the retrieval of cloud microphysical properties using a combination of radar-radiometer measurements. A new technique was developed to retrieve the cloud particle size distribution in stratocumulus clouds, adding a microphysical condensational model under steady-state supersaturation conditions to a common retrieval method. The results appear reasonable in two nondrizzling marine stratocumulus clouds, and the derived cloud optical depth compares well with the one derived independently with another instrument. The errors of the retrievals were also estimated, demonstrating the added value of the new technique. / Les nuages stratiformes de basse altitude restent un des facteurs imprévisibles dans les simulations du climat futur. Malgré leur rôle important dans le budget radiatif terrestre et le grand nombre de campagnes de terrain dédiées, plusieurs procédés à l'échelle nuageuse dans les stratocumulus marins demeurent mal représentés. Le déploiement dans les Açores d'un laboratoire mobile du programme « Atmospheric Radiation Measurement » pendant 19 mois a fourni l'ensemble de données d'observation au sol sur les nuages de couche limite marine le plus long et le plus complet à ce jour. Le premier objectif de ce projet fut la documentation de la fréquence d'apparition de différents systèmes de nuages et de précipitations dans les Açores en utilisant une combinaison de mesures passives et actives. L'analyse indique que, même si des nuages étaient souvent observés (près de 80 % du temps), en particulier dans la couche limite (~50 %), une couverture de stratocumulus seul persistait rarement plus d'une journée. En fait, de nombreux stratocumulus furent observés avec des cumulus en dessous. Ceci est lié à l'état découplé de la couche limite quasi-constant dans les Açores, contrairement à ce qui a été observé dans les stratocumulus du Pacifique. 35 cas de couverture d'un stratocumulus persistant principalement seul furent sélectionnés pour une analyse approfondie. Les résultats incluent des similarités avec d'autres études (par exemple, une couverture maximale durant la nuit, un besoin de nuages plus épais pour bruiner et l'importance du refroidissement radiatif au haut des nuages durant la nuit), ainsi que des différences (par exemple, les structures cohérentes représentent une plus petite fraction du flux ascendant de masse). Le deuxième objectif de ce projet fut de revisiter la détection des particules de bruine dans les stratocumulus en utilisant les observations radar. Tout d'abord, les distributions de tailles des gouttelettes de nuage et de bruine sont liées théoriquement aux mesures radar, en incluant les effects dynamiques. Ensuite, un modèle direct de spectres Doppler radar fut développé pour tester la sensibilité des mesures radar à des modifications de la contribution de la bruine. Finalement, un simple modèle 1-D à l'état d'équilibre fut exploité pour simuler la croissance de la bruine pendant sa descente dans un nuage, en utilisant le modèle direct pour relier de nouveau les données sortantes avec les observations radar. En utilisant cette combinaison de modèles, quelques caractéristiques de l'évolution de la bruine observées à l'intérieur de nuages stratocumulus continental et maritime furent examinées avec succès. Dans l'ensemble, il fut déterminé que l'asymétrie d'un spectre Doppler radar est un bon indicateur de la présence de jeunes gouttelettes de bruine, alors qu'un seuil de réflectivité ou de vitesse Doppler indique le changement de domination dans le spectre Doppler se produisant quand la bruine est bien développée. Le troisième et final objectif de ce projet fut de revisiter un autre défi de longue date : le recouvrement de propriétés microphysiques des nuages en utilisant une combinaison de mesures radar et radiométriques. Une nouvelle technique fut développée pour retrouver la distribution de tailles des particules nuageuses, en ajoutant un modèle microphysique de condensation dans des conditions de supersaturation en équilibre à une méthode populaire de recouvrement. Les résultats semblent raisonnables pour deux stratocumulus marins ne bruinant pas et la profondeur optique dérivée pour ces nuages se compare bien avec celle dérivée indépendamment avec un autre instrument. Les erreurs de recouvrement furent également estimées, démontrant la valeur ajoutée de la nouvelle technique.

Over land, the daytime evolution of the convective boundary layer (CBL) is driven by the strong surface forcing evolution. Recent modeling studies have demonstrated that models cannot capture the observed evolution because of difficulty to represent turbulent processes in CBL and shallow cumulus clouds. The purpose of this thesis is to advance our understanding of the structure of clear and cloudy boundary layer over land by providing observational evidence using long-term dataset. Specifically, it focuses on documenting the turbulent structure and properties of CBL and FWC using observations at the U.S. Department of Energy Atmospheric Radiation Measurement Program (ARM) Southern Great Plains (SGP) Climate Research Facility. First, Doppler velocity measurements from insects occupying the lowest 2 km of the boundary layer during summer months are used to map the vertical velocity component in the CBL. The observations cover four summer periods (2004–08) and are classified into cloudy and clear boundary layer conditions. A conditional sampling method is applied to the original Doppler velocity data set to extract coherent vertical velocity structures and to examine plume dimension and its contribution to the total turbulent transport. Profiles of vertical velocity variance, skewness, and mass flux are estimated to study the daytime evolution of the convective boundary layer during these conditions. The properties of summer time FWC clouds are analyzed using the long data record (14–year) of ground-based MMCR (Millimeter Wavelength Cloud Radar) observations at the ARM facility at the SGP site to document the macroscopic and dynamical properties of FWC clouds. Doppler velocities are processed for lower reflectivity thresholds that contain small cloud droplets having insignificant terminal velocities; thus Doppler velocities used as tracers of air motion. A fuzzy-logic based algorithmis developed to eliminate insect radar echoes in the boundary layer that hinder our ability to develop representative cloud statistics. The refined data set is used to document composite daytime evolution of cloud vertical velocity statistics, surface parameters and profiles of updraft and downdraft fractions, updraft and downdraft velocity, and updraft mass fluxes. Statistics on the cloud geometrical properties such as, cloud thickness, cloud chord length, cloud spacing and aspect ratios are calculated on the cloud scale. Lastly, some of the updraft aspects in existing mass-flux parameterizations are tested using the recent observations from Doppler lidar deployed since Midlatitude Continental Convective Cloud Experiment (MC3E). The updraft aspects from two existing mass-flux schemes are evaluated with the Doppler lidar vertical velocity observations to test its applicability over land. The vertical velocity observations in the subcloud layer are analyzed for various cloud conditions by separately decomposing into clear and cloudy regions, and for various cloud fractions to investigate the role of clouds on the subcloud structure. / Sur les continents, l'évolution diurne de la couche limite convective (CLC) est entrainée par l'évolution des forçages de surface. Les modélisations récentes ont démontré que les modèles ne peuvent pas capturer l'évolution observée en raison des difficultés pour représenter les processus turbulents dans les nuages cumulus de la CLC et peu profonde. Le but de cette thèse est de faire progresser notre compréhension de la structure de la couche limite claire et nuageuse sur les terres en fournissant des données d'observation à long terme et en utilisant un ensemble de données. Plus précisément, elle met l'accent sur la documentation de la structure turbulente et les propriétés de la CLC et des cumulus de beau temps (CBT) à l'aide d'observation acquise au site de recherches « Southern Great Plains » (SGP) du programme « Atmospheric Radiation Measurement » (ARM) du Département américain de l'énergie. Premièrement, les mesures de vitesse Doppler des insectes, qui occupent les 2 km au bas de la couche limite pendant les mois d'été, sont utilisés pour cartographier la composante de vitesse verticale dans la CLC. Les observations portent sur quatre périodes estivales (2004 - 08) et sont classées en conditions de couche limite claire et nuageuse. Un procédé d'échantillonnage conditionnel est appliqué aux données d'origine de vitesse Doppler pour extraire les structures cohérentes de vitesse verticale et pour examiner la dimension du panache et sa contribution au transport turbulent total. Les profils de la variance et de l'asymétrie de la vitesse verticale et du flux de masse sont estimés pour étudier l'évolution diurne de la CLC au cours de ces conditions. Les propriétés des nuages CBT d'été sont analysées en utilisant le long jeu de données d'observations (14 années) à partir du sol de MMCR (Radar de nuages à longueur d'onde millimétrique) au laboratoire SGP de ARM afin de documenter les propriétés macroscopiques et dynamiques des nuages CBT. Les vitesses Doppler sont traitées pour des seuils inférieurs de réflectivité qui contiennent de petites gouttelettes de nuages ayant des vitesses terminales négligeables; ainsi les vitesses Doppler sont utilisées comme des traceurs de mouvements de l'air. Un algorithme de logique floue a été développé pour éliminer les échos radar d'insectes dans la couche limite qui entravent notre capacité d'élaborer des statistiques représentatives des nuages. L'ensemble de données raffineés est utilisé pour documenter l'évolution diurne compose des statistiques de vitesse verticale des nuages, les paramètres de surface et des profils des fractions de courant ascendant et descendant, la vitesse des courants ascendant et descendants, et les flux de masse ascendant. Les statistiques sur les propriétés géométriques des nuages telles que, l'épaisseur des nuages, la longueur de corde des nuages, l'espacement des nuages et les rapports d'aspect sont calculés sur l'échelle nuageuse. Enfin, quelques uns des aspects des courants ascendants dans les paramétrisations existantes du flux de masse sont testées en utilisant les observations récentes du lidar Doppler déployé depuis l'expérience « Midlatitude Continental Convective Cloud Experiment » (MC3E). Les caractéristiques des courants ascendants de deux schéma existants de flux de masse sont évalués avec les observations de vitesse verticale du lidar Doppler pour tester son applicabilité sur les terres. Les observations de vitesse verticale dans la couche sous les nuages sont analysées pour différentes conditions nuageuses, en décomposant séparément les régions claires et nuageuses, et pour différentes fractions de nuages pour étudier le rôle des nuages sur la structure sous-nuageuse.