This thesis studies through modelling the behaviour of deep stratospheric intrusions over North America during the period between August 13 and August 23, 2006. Such episodes are likely to introduce significant amount of ozone in the planetary boundary layer (PBL), an issue regarding air quality forecasts. Exchange events are identified using tridimensional kinematics trajectories. As they show a great morphological variety, the focus is on seven coherent intrusions that reach the PBL within 5 days. In all but one case, the development of a positive anomaly in the static stability underneath is observed to perturb the descent. Three of these events indeed experience strong dispersion at the top of the PBL and never penetrate it, while three others are simply slowed down and penetrate the PLB without much dispersion, causing important ozone perturbation. / Cette thèse étudie à l'aide d'un modèle le comportement des intrusions stratosphériques dites profondes au dessus de l'Amérique du Nord entre le 13 et le 23 août 2006. Ces épisodes sont susceptibles de transporter d'importantes quantités d'ozone dans la couche limite planétaire (PBL), un enjeu pour la qualité de l'air. Les événements d'échange sont identifiés en traçant les trajectoires cinématiques tridimensionnelles. Comme les intrusions présentent une morphologie très différente, l'attention est fixée sur 7 descentes cohérentes qui atteignent la PBL en moins de 5 jours. Tous les cas, sauf un, sont accompagnés d'une anomalie positive dans la stabilité statique qui se développe sous l'intrusion et qui perturbe cette dernière. Trois de ces événements se dispersent au dessus de la PBL sans y pénétrer. Trois autres sont simplement ralentis en pénétrant dans la PBL, causant des perturbations dans les niveaux d'ozone.

This thesis presents estimates of gas hydrate distribution and saturation utilizing data from the four IODP Expedition 311 drilling sites, located at the northern Cascadia Margin. The objectives are to constrain geologic models of hydrate formation by determining mechanisms controlling magnitude and distribution of hydrate occurrences, finding pathways enabling fluid migration, and examining the effect of hydrate on physical properties of the sediment. Well log and core data are used to calculate hydrate concentrations, complemented by pore-fluid geochemical data. Correlation of seismic and logging data is achieved through synthetic seismograms. Lithology and faulting appears to control hydrate occurrences, which contradicts established hydrate formation models. Individual sedimentary layers (e.g. turbidites) and abundant faults act as migration pathways for fluids and gas explaining the high hydrate concentrations at shallow depths of less than 100 meters below seafloor, instead of the previously predicted enrichment near the base of the hydrate stability zone. / Cette thèse présente des estimations de la distribution et de la saturation des hydrates de gaz, en utilisant des données provenant des quatres sites des forages océaniques effectués durant l’expédition 311 de l’IODP, situés au nord de la marge de Cascadia. Les objectifs de cette étude sont d’établir des modèles géologiques d’hydrates de gaz en déterminant les mécanismes contrôlant leurs ampleurs et leurs distributions, les voies permettant la migration de fluides, en plus d’examiner l’effet des hydrates sur les propriétés physiques de sédiment. Les concentrations d’hydrates sont calculées à partir des données provenant de techniques de diagraphie et de carottage, complétées par des données géochimiques. La calibration de données sismiques est faite à l’aide d’informations issues des diagraphies de puits, générant des sismogrammes synthétiques. Les failles et la lithologie contrôlent l’occurrence des hydrates, contredisant certains modèles géologiques déjà établies. Les couches individuelles de sédiments (e.g. turbidites) et l’abondance de failles deviennent des voies de migration pour l’accumulation de fluides et de gaz. Ceci expliquerait les hautes concentrations d’hydrates présent à 100 mètres en-dessous du fond de la mer, et non comme un enrichissement, prédis précédemment près de la base de la zone de stabilité des hydrates.

The longitudinal trend in the size of a river’s bed material is best represented as being composed of several discrete units, called sedimentary links, in which each sedimentary link is initiated by a source of coarse sediment, and the bed material becomes progressively finer in the downstream direction. In this study, the concept of sedimentary links is applied to salmon rivers in the Gaspé Peninsula of Quebec, Canada, which have previously not been studied in the context of sedimentary links. Also, the relationship between the sedimentary links and the distributions of Atlantic salmon (Salmo salar) juveniles and spawning activity along these rivers is tested.A key finding in this study is that the sedimentary links of the Gaspé rivers are subdivided into not only source zones (experiencing a spatially continuous supply of coarse sediment) and fining segments (where the sediment becomes progressively finer downstream), but also an additional component not identified in earlier studies, which we call intermediate zones, in which the channel experiences regular but spatially discontinuous supplies of coarse sediment, producing “disturbed downstream fining”.Using data on salmon juvenile and redd densities provided by local wildlife managers, it was found that greater net gains in older juvenile densities generally occur in source zones and intermediate zones, rather than in the finer-sediment sections of fining segments. There is also a strong, positive correlation (R2 = 0.91, p = 0.001) between a river’s overall density of juveniles and the proportion of the river length that is occupied by either source zones or intermediate zones. Spawning activity is generally the highest in fining segments and intermediate zones, and lowest in source zones. There is also a significant, negative correlation (R2 = 0.87, p = 0.001) between the size of a river’s salmon run and the distance separating the river mouth from the nearest boulder-rich intermediate zone or source zone; we speculate that the proximity of such a zone to the river mouth influences the survival rates of juveniles during the winter immediately preceding their seaward migration. / La variation longitudinale de la grosseur de substrat le long des rivières est mieux représentée comme étant composée d’une séries de liens sédimentaires, où chaque lien est initié par une source de substrat grossier, suivi par un affinement du substrat dans la direction avale avant d’atteindre la source de substrat grossier suivant. Dans ce projet de recherche, le concept des liens sédimentaires est appliqué pour une groupe de rivières dans la Gaspésie (Québec, Canada), dont jusqu’à date n’ont jamais été le sujet d’une étude des liens sédimentaires. De plus, la relation entre les liens sédimentaires et la distribution des juvéniles et des frayères de saumons atlantiques le long de ces rivières est testée.Nous avons découvert que les liens sédimentaires des rivières gaspésiennes sont divisés en trois types de segments : les zones sources (où du substrat grossier est introduit dans le canal), les zones d’affinement (où le substrat devient de plus en plus fin dans la direction avale) et les zones intermédiaires (un nouveau type de zone qui n’a jamais été identifié dans les études précédentes, où le canal ne subit que des apports ponctuels mais discontinus répétés de sédiments grossiers, et dont l’affinement du substrat est obscurci).En utilisant des données historiques sur les densités de juvéniles et des frayères dans les rivières gaspésiennes, nous avons découvert que des gains de juvéniles plus âgés sont concentrés surtout dans les zones sources et les zones intermédiaires. Il existe aussi une forte corrélation positive (R2 = 0.91, p = 0.001) entre la densité moyenne de juvéniles dans une rivière et la proportion de la longueur de cette rivière occupée par des zones sources ou des zones intermédiaires. Les densités de frayères sont supérieures dans les zones d’affinement et les zones intermédiaires, tandis qu’elles sont plus faibles dans les zones sources. Il existe aussi une forte corrélation négative (R2 = 0.87, p = 0.001) entre la grosseur de la montaison de saumon et la distance qui sépare l’embouchure de la rivière et la zone intermédiaire/source la plus rapprochée. Nous croyons que la proximité d’une telle zone de l’embouchure de la rivière influence les taux de survie des juvéniles pendant l’hiver précédant leur migration vers la mer

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The Lower Cretaceous Mannville Group in East-Central Alberta is one of the main targets for hydrocarbon exploration in Western Canada, typically associated with stratigraphic controls. The depositional environment is diverse, ranging from fluvio-continental to shallow marine. Mannville Group strata overlie a major unconformity that separates them from predominantly carbonate rocks of the Paleozoic (Devonian). This study sought to integrate well and 3-D seismic data to create a stratigraphic architecture for the zone of interest. Seismic inversion was applied to the data and proved to be an excellent tool for mapping the unconformity, clearly distinguishing between the clastic rocks above, and the units below. The inversion result was included as part of a seismic attribute study applied to the dataset. Stepwise regression and validation testing indicated that a combination of six attributes was found to provide the best set able to predict log-derived physical properties related to lithology (gamma-ray) using the seismic data. This result was used to train a neural network, and finally, a pseudo-lithology volume able to estimate the distribution of lithology within the Mannville Group over the whole 3-D survey was generated. New stratigraphic features that were non-apparent in the original amplitude seismic version were discovered using the inversion and the pseudo-lithology volumes. The results of this study show how comparing the three different 3-D seismic versions can be useful for understanding the stratigraphic complexity of the Mannville. The extensive methodology approach presented herein can be used for analog purposes in Western Canada as well as in any other geological setting. / La Formation Mannville (Crétacé Inférieur) du Centre Est de l'Alberta est l'un des principaux objectifs concernant l'exploration des hydrocarbures, typiquement associés à un contrôle stratigraphique. Les environnements de dépôts sont variés, allant du domaine fluvio-continental au domaine marin. Les dépôts de la Formation Mannville reposent sur une discordance stratigraphique majeure qui les sépare des dépôts carbonatés du Paléozoïque (Devonien). Nous avons cherché à intégrer des données de puits pour reconstituer l'architecture stratigraphique dans la zone d'étude. L'inversion sismique à été appliquée aux données existantes, et s'est trouvée être un excellent outil pour cartographier les discordances, faisant clairement la distinction entre les dépôts silico-clastiques des dépôts carbonatés en dessous. Les résultats de l'inversion ont ensuite été utilisés comme faisant partie des attributs sismiques appliqués au jeu de données dans le but de rechercher si la distribution des sédiments silici-clastiques dans la zone d'étude peut être distinguée d'un point de vu sismique. A travers une analyse de régression point par point, une combinaison de six attributs à fourni le meilleur jeu capable de prédire l'information lithologique dans les données sismiques dérivées des données de puits (Gamma-Ray). Ce résultat a été transféré dans un réseau de neurones, qui utilise cette relation pour s'entraîner à prédire la réponse du Gamma-Ray au delà des points de contrôle dans le volume sismique. Cela conduit à la génération d'un volume informé en pseudo-lithologie capable d'estimer la distribution de la lithologie à l'intérieur de le Formation Mannville sur l'ensemble de l'étude 3-D. Ce nouveau volume est capable de mettre en évidence les caractéristiques stratigraphiques invisibles avec l'amplitude sismique et dans les volumes d'inversion. Ce

Tropical floodplain wetlands are important from various perspectives, including hydrology, biogeochemistry and conservation, while facing imminent threats aggravated by insufficient baseline information. Recent advances in remote sensing and image analysis can address this problem. The integration of radar imagery (L-HH) with topographic datasets (elevation, slope and waterbodies) in an object-oriented analysis was tested as a method of rapid wetland mapping in the Equateur Province, Democratic Republic of Congo. Three classification schemes at different aggregation levels were produced to test thematic detail against accuracy. The highest level classifications include upland, lake, river, flooded forest, nonflooded forest, shrub and herbaceous vegetation. The maps range from 47% accuracy for the 7-class wetland map to 78% accuracy for the 3-class floodplain map compared to a reference map (FAO Africover). The method shows promise for developing inventories and monitoring programs to support wetland management in the central Congo River basin and other tropical riverine environments. / Les marécages tropicaux de zone inondable sont importants de diverses perspectives, incluant l'hydrologie, la biogéochimie et la conservation, tout en faisant face à des menaces imminentes aggravées par l'information insuffisante de ligne de base. Les avances récentes dans la télédétection et l'analyse d'image peuvent aborder ce problème. L'intégration des mosaïques de radar (L-HH) avec des ensembles de données topographiques (altitude, pente et cours d'eau) dans une analyse "object-oriented" a été examinée comme méthode de cartographie rapide pour les marécages dans la province d'Equateur, République Démocratique du Congo. Trois arrangements de classification à différents niveaux d'agrégation ont été produits pour examiner le détail thématique contre l'exactitude. Les classifications les plus detaillées incluent le terrain haute, le lac, le fleuve, la forêt inondée, la forêt non-inondée, l'arbuste et la végétation herbacée. Les cartes s'étendent de l'exactitude de 47% pour la carte de 7 classes à l'exactitude de 78% pour la carte de 3 classes comparée à une carte de référence (FAO Africover). La méthode se montre bien pour des inventaires et des programmes de surveillance qui soutiennent la gestion de marécage dans le bassin fluvial central du Congo et d'autres environnements riverains tropicaux.

Although snow's behaviour is well known in rural contexts through a long standing and widespread network of measurement and recording, the specificity of existing urban datasets to where they were measured limits their applicability to other cities. In this study, snow measurements were performed in urban and suburban Montreal, Québec, Canada over the course of the winter of 2007-2008. Observations of density, depth and albedo showed general trends similar to those expected from rural snow but with density values closer to those measured in other urban studies. Snow properties were scaled up to the convective footprint of an eddy covariance flux tower. Convective fluxes showed little to no relationship with observed snow conditions. Snow evolution data was used in the validation of an offline version of the snow subroutine that is part of the ISBA land surface model. Best results were found for locations subjected to little or no disturbance. Worst results were found for highly disturbed locations. / Malgré que le comportement de la neige soit bien documenté en milieu rural grâce à des réseaux de mesure en place depuis longtemps, la complexité des milieux urbains fait en sorte que le transfert de données acquises dans une ville à une autre n'est pas justifiable. Dans le but de la recherche présentée dans cette thèse, des mesures de la couverture neigeuse ont été effectuées dans un quartier résidentiel de la ville de Montréal, Québec, Canada et dans une de ses banlieues au cours de la saison hivernale 2007-2008. Les tendances générales se comportent similairement à celles observées en milieu rural à l'exception que les valeurs de densité se rapprochaient plus de valeurs observées au cours d'autres études urbaines. Les propriétés de la neige ont alors été mises à l'échelle de la zone source convective d'équipements de mesure de flux énergétiques. Les flux convectifs n'ont pas montrés de signe d'une dépendance aux conditions de neige. La base de données de l'évolution des propriétés de la neige a également servi dans la validation d'une version autonome du modéle de neige faisant partie du modéle d'échange de surface ISBA. Les meilleurs résultats ont étés obtenus pour des endroits subissant le minimum de perturbations humaines. Les pires résultats découlent de la simulation d'endroits très dérangés.

Both quantity and composition of waterborne transport of dissolved organic carbon (DOC) from peatlands has been hypothesized to be affected by permafrost thaw. Changes in DOC can impact the carbon (C) balance of peatlands directly, but also the carbon balances and metabolism of downstream aquatic environments. In this study I have investigated the DOC export from different peatland types in the Stordalen catchment of northern Sweden (68.20N, 19.03E). The research was performed at various spatial and temporal scales in order to assess the importance of peatland permafrost thaw for both peatland and catchment DOC export. In the Stordalen catchment, peatland permafrost thaw leads to the conversion of palsas (a rain-fed peatland type with a permafrost core) into bogs dominated by Sphagnum mosses or into fens of varying nutrient status depending on their hydrological setting. The palsas were found to have low DOC export rates, at between 2.5 and 3.5 g C m-2 yr-1, and its composition characterized by several bulk DOC indices was of poor substrate quality for microbial degradation. The DOC export from the bogs was not found to differ in quantity to that of the palsas, but its DOC composition had lower aromaticity and a larger fraction derived from microbial sources. Snowmelt runoff occurred early on the palsa and bog, and mass flux at this time of years was responsible for >70% of the annual DOC export – causing the palsas and bogs to significantly affect catchment DOC export patterns during early snowmelt runoff, despite covering <4% of the catchments. Partly due to the restricted DOC export, the Stordalen palsa/bog complex was found to be net annual C sinks despite its low ecosystem productivity. In contrast, the fens were found to export 2 to 4 times as much DOC as the palsas and bogs, with a majority of the DOC export occurring outside the snowmelt runoff period. Several pieces of evidence show that fens not only act as catchment sources of DOC, but through selective degradation they transform DOC that reach the fens from upstream sources, causing the fens to regulate catchment DOC composition and concentrations during summer and fall low runoff periods despite covering only a small fraction of the catchment area. The impact on peatland DOC export from permafrost thaw is primarily dependent on the hydrological setting after thaw in Stordalen, where a conversion of palsas into fens has the greatest potential for the alteration of catchment DOC export patterns. / L'hypothèse a été émise que la quantité et la composition du carbone organique dissous (COD) des tourbières, transporté par l'eau, est affecté par le dégel du pergélisol. Les changements de COD peuvent influer sur l'équilibre du carbone (C) directement, mais aussi les bilans de C et le métabolisme des milieux aquatiques en aval. Dans cette étude, j'ai étudié l'exportation de COD provenant de différents types de tourbières dans le bassin versant Stordalen au nord de la Suède (68.20N, 19.03E). La recherche a été réalisée à différentes échelles spatiales et temporelles afin d'évaluer l'importance du dégel du pergélisol des tourbières sur la tourbière elle-même et sur l'exportation du COD dans le bassin versant. Dans le bassin versant Stordalen, le dégel du pergélisol des tourbières a conduit à la conversion des palses (un type de tourbière pluviale avec un noyau de pergélisol) vers des tourbières dominées par les sphaignes ou en tourbières de carex avec des statuts d'éléments nutritifs variés en fonction de leur contexte hydrologique. Les palses se sont avérés avoir un faible taux d'exportation de COD, entre 2,5 et 3,5 gC m-2 an-1, et sa composition se caractérise par plusieurs indices de COD qui étaient de mauvaise qualité de substrat pour la dégradation microbienne. L'exportation du COD dans les tourbières n'a pas montré de différences quant à la quantité par rapport à celles de la palse, mais sa composition avait une plus faible aromaticité et une fraction plus importante provenant de sources microbiennes. La fonte des neiges s'est produite tôt dans la palse et les tourbières, et le flux de COD à ce moment de l'année a été responsable de plus de 70% de l'exportation annuelle de COD – provoquant la palse et les tourbières de modifier sensiblement l'exportation du COD du bassin versant malgré que ces dernières ne couvrent que moins de 4% du bassin versant. En raison notamment de l'exportation restreinte de COD, le complexe palse/bassin versant Stordalen a été déterminé être un puit net annuel de C en dépit de sa faible productivité de son écosystème. En revanche, les tourbières à carex on montré une exportation de 2 à 4 fois plus élevée que le COD des palse et des tourbières à sphaigne, avec une majorité de l'exportation du COD survenant en dehors de la période de fonte des neiges. Plusieurs preuves ont montrés que les tourbières à carex n'agissaient pas uniquement en tant que source de captage de COD, mais par la dégradation sélective, elles transforment le COD qui atteint les tourbières à carex à partir de sources en amont, ce qui provoque les tourbières à carex de modifier la composition du COD et les concentrations du bassin versant, en été et en automne, période de faible hydraulicité, malgré que ces dernières ne couvrent qu'une petite fraction du bassin versant. L'impact de l'exportation de COD des tourbières durant le dégel du pergélisol a été montré dépendant des conditions hydrologiques après le dégel, durant laquelle une conversion en tourbières à carex montre un plus grand potentiel pour la modification des patrons de transport de COD.

It is thought that a significant mechanism of stibnite (Sb2S3) oxidation in mine wastes is through contact with a mineral of greater rest potential (whereby the outer valence shell electrons operate at a higher energy level), such as pyrite (FeS2). The goal of this research is to determine if the oxidation of stibnite in an oxygenated flow through system was increased through contact with minerals of greater rest potential such as pyrite and arsenopyrite (FeAsS) and whether this electro-chemical reaction was affected by various ratios of stibnite to pyrite (or arsenopyrite) and slightly acidic (pH 5) to alkaline (7.5) pH conditions. Four column leaching experiments were carried out using various ratios of stibnite and pyrite (or arsenopyrite). When the two minerals were mixed in columns and leached with water, the treatment with the greatest amount of pyrite and least amount of stibnite (95% pyrite) had the highest cumulative amount of dissolved Sb (Exp #2- 16 730 mg Sb/kg stibnite). X-ray absorption near-edge structure (XANES) analysis of the solid phase revealed that the 95% pyrite treatment had the highest proportion of total Sb as Sb(V)-O species compared to all other mixed treatments and 100% stibnite. These results indicate that galvanic interactions had occurred between stibnite and pyrite. Using a solution buffered to pH 7.5, it was possible to determine the effect of a high pH environment on these galvanic interactions between stibnite and pyrite. Under slightly alkaline pH conditions, the 95% pyrite treatment had the highest cumulative amount of dissolved Sb (Exp #3- 18 090 mg Sb/kg stibnite) and this amount was similar to the 95% pyrite treatment in experiment #2. XANES analysis revealed a smaller proportion of total Sb as oxide species in this experiment compared to experiment #2, possibly due to the formation of a soluble Sb complex with HCO3-. In Experiment #4, the leaching with deionized water of a mixed system containing stibnite and arsenopyrite / On croit qu'un des mécanismes importants de dissolution de la stibnite (Sb₂S₃) dans les résidus miniers est par contact avec un minéral ayant un plus fort potentiel électrique, tel que la pyrite (FeS₂). L'objectif de la recherche était de déterminer l'impact du ratio stibnite vs. pyrite et l'effet du pH sur le taux de dissolution de la stibnite. Quatre essais de lessivage en colonnes ont été réalisés. Les deux premiers essais de lessivage avec de l'eau déionisée ont montré que le traitement contenant la plus forte proportion de pyrite (95% pyrite) a résulté en la plus grand quantité cumulative de Sb dissous (Exp #2-16730 mg Sb/kg stibnite). L'analyse spectroscopique par absorption des rayons-X (XANES) de la phase solide a révélé que la proportion de Sb total sous forme Sb(V)-O était plus importante dans le traitement 95% pyrite comparé à tous les autres traitements mixtes et au traitement contrôle de 100% stibnite. Ces observations indiquent que des interactions galvaniques ont eu lieu entre la stibnite et la pyrite. En utilisant une solution tamponnée à pH 7.5, il fut possible de déterminer l'effet d'un pH légèrement alcalin sur ces interactions entre la stibnite et la pyrite. Dans ces conditions, la quantité maximale de Sb dissous a été atteinte dans le traitement 95% pyrite (Exp #3-18090 mg Sb/kg stibnite), ce qui est comparable au traitement 95% pyrite dans l'expérience #2 de lessivage à l'eau. Cependant, l'analyse XANES a révélé une proportion moindre du Sb total sous forme d'oxide dans l'essai de lessivage à pH 7.5, possiblement en raison de la formation d'un complexe soluble entre Sb et HCO₃-. L'expérience #4 a testé l'impact de l'arsenopyrite sur la dissolution de la stibnite lors d'un lessivage à l'eau. Dans ce cas, le traitement 95% arsenopyrite (Exp #4-10311 mg Sb/kg stibnite) a libéré moins de Sb en solution comparé au traitement 95% pyrite de l'expérience #2, et ce résultat s'explique par la plus p

Freezing rain poses a major risk to areas along Quebec's St. Lawrence River Valley. For large cities such as Montreal, severe events can have a devastating effect on people, property, and commerce. Therefore, we conduct a planetary and synoptic-scale analysis of freezing rain events in Montreal, Quebec. Using surface data, we identify 46 severe events at Montreal for the period 1979-2008. These events are further partitioned into three types based on the location of the 500-hPa trough axis. Composite plots for each type are produced, and key planetary and synoptic-scale circulation features are identified. Precipitation accumulation and intensity characteristics are examined. Finally, the most extreme event from each type is studied. Results indicate that while freezing rain is frequently associated with the passage of extratropical cyclones, many events are sustained primarily by low-level frontogenesis enhanced by the topography of the St. Lawrence River Valley. / La pluie verglaçante pose un risque majeur le long de la vallée du fleuve Saint-Laurent au Québec. Pour les grandes villes comme Montréal, des épisodes graves peuvent avoir un effet dévastateur sur la population, les biens et le commerce. Dans cette thèse, nous effectuons une analyse à l'échelle planétaire et synoptique des épisodes de pluie verglaçante à Montréal au Québec. En utilisant les données de surface, 46 épisodes graves sont identifiés à Montréal pour la période 1979-2008. Ces épisodes graves sont ensuite divisés en trois types selon l'emplacement de l'axe du zone dépressionnaire de 500-hPa. Des représentations composites sont produites pour chaque type, et les principales caractéristiques de la circulation d'échelle planétaire et synoptique sont identifiées. L'accumulation de précipitations et l'intensité sont examinées. Enfin, l'épisode le plus extrême de chaque type est étudié. Les résultats indiquent que bien que la pluie verglaçante est souvent associée avec le passage des cyclones extra-tropicaux, de nombreux épisodes sont soutenus principalement par la frontogenèse de bas niveau renforcée par la topographie de la vallée du fleuve Saint-Laurent.