Les rivières et ruisseaux, particulièrement dans la zone boréale, sont reconnus comme étant des sources importantes de dioxyde de carbone (CO2) vers l'atmosphère. Toutefois, leur contribution aux émissions de méthane (CH4) a été peu explorée et la sensibilité de ces émissions fluviales de gaz à effet de serre (GES) face aux changements climatiques n'a pas encore été déterminée. Dans cette étude, nous quantifions les émissions fluviales de CO2 et de CH4 à l'échelle régionale dans deux régions de la plaine boréale québécoise. Nous explorons par la suite la réaction potentielle de ces émissions face à divers scénarios prédits de changements climatiques. Toutes les rivières étaient largement sursaturées en CO2 (de 1.5 à 33 fois) et en CH4 (de 13 à 16 000 fois) par rapport à l'atmosphère et les émissions de CH4 contribuaient à 33% des émissions annuelles de GES. Des modèles empiriques régionaux ont par la suite démontré que l'augmentation prédite de température et de vélocité de l'eau, ainsi que de la concentration en carbone organique dissout (COD), pourront mener à une augmentation significative des émissions fluviale de GES, principalement causée par une hausse marquée des émissions de CH4. Contrairement aux paradigmes actuels, nous avons démontré que les réseaux fluviaux de la zone boréale agissent comme des sources importantes de CH4 vers l'atmosphère, lesquelles risquent d'être amplifiées sous l'effet du réchauffement climatique global. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dioxyde de carbone, méthane, gaz à effets de serre, concentration, flux, émission, rivières, ruisseaux, réseaux fluviaux, réchauffement et changements climatiques.

En utilisant les données des comptes industriels canadiens et en construisant une base de données sur les politiques gouvernementales existantes, nous évaluerons l'impact des politiques énergétiques et environnementales sur la consommation d'énergie et sur l'émission de polluants d'origine industrielle. Nous estimerons économétriquement la demande d'énergie par type d'énergie (pétrole, électricité, mazout et autres) ainsi que la production de pollution en conformité avec la théorie économique de façon à quantifier l'impact des décisions gouvernementales en matière énergétique et environnementale pour chacun des secteurs industriels et pour chacune des provinces canadiennes. Nos résultats indiquent que les politiques n'ont aucun impact sur plusieurs secteurs de l'activité économique et que pour les autres cet impact est mineur voire négligeable. Par contre, la politique représentant une partie des budgets attribué au CRSNG, semble être en mesure de stimuler la consommation des divers ressources énergétiques et autres inputs. De plus, cette politique et la politique environnementale restreignent légèrement les émissions de GES du secteur d'hébergement et de service de restauration, par contre, ces mêmes politiques ont plutôt tendance à augmenter les émissions de polluant et la production des secteurs de la construction et de la fabrication. ______________________________________________________________________________

Abstract: The piggery industry is very important in Canada, but localized production of large quantities of swine slurry causes severe environmental problems such as aquatic pollution and emissions of methane, a potent greenhouse gas. There are many technologies that can reduce the impact of these issues, but biofiltration is the only viable process that can treat both pollutants. The main objectives of this thesis are to study the biofiltration of methane at concentrations representative of the piggery industry and to achieve the simultaneous treatment of methane and swine slurry with a single biofilter. Laboratory-scale experiments were used to better understand the biofiltration of methane from the piggery industry. Using an inorganic filter bed, it was possible to reach a maximum elimination capacity of 14.5 ± 0.6 g·m -3 ·h-1 for an inlet load of 38 ± 1 g·m -3 ·h-1 . The removal efficiency was relatively stable with the methane concentration and the biofilter satisfied first order kinetics. By decreasing the nitrate concentration in the nutrient solution, a concentration of 0.1 gN·L-1 proved to be sufficient for proper biofilter operation. Furthermore, once all inorganic sources of nitrogen were removed, the presence of microorganisms capable of fixing atmospheric nitrogen was established. Carbon and nitrogen mass balances suggested that the carbon accumulated within the biofilter was probably used for the production of storage compounds rather than for cell synthesis. The viability of simultaneously treating methane and swine slurry was demonstrated by using an innovative biofilter design to overcome the inhibition of methane biodegradation by swine slurry. Although generally less efficient than the biofiltration of methane alone, an elimination capacity for methane of 18.8 ± 1.0 g·m -3 ·h-1 was obtained with this system at an inlet load of 46.7 ± 0.9 g·m -3 ·h-1 . Pure fungal strains were used in an attempt to improve performance, but no significant increase in the methane removal efficiency was observed. For swine slurry treatment, average removal efficiencies of 67 ± 10 % for total organic carbon and 70 ± 7 % for ammonium were achieved. The influence of the slurry supply was analyzed and the ideal supply method found in this study was 6 doses of 50 ml per day. Pilot-scale tests carried out directly on a pig farm were used to validate the results obtained in the laboratory for the treatment of methane from swine house ventilation air. After a start-up period of 30 days, removal efficiencies up to 83% were observed for a methane inlet load of 1.6 ± 0.8 g·m -3 ·h-1 . Treated swine slurry was tested as a replacement for the synthetic nutrient solution, but due to inhibitory compounds in the treated slurry, the results were not satisfactory. For the simultaneous treatment, the methane removal efficiency only dropped from 58 ± 5% to 53 ± 8% when slurry was supplied to the biofilter. By integrating the results obtained in this study with modern farming techniques, the piggery industry could reduce its greenhouse gas emissions and treat part of the nutrients in swine slurry.||Résumé: L'industrie porcine est très importante au Canada, mais les conditions d'entreposage et l'épandage excessif du lisier de porc contribuent respectivement aux émissions de méthane, un puissant gaz à effet de serre, et à la pollution de l'eau. II existe de nombreuses techniques pour atténuer ces problématiques, mais le procédé de biofiltration s'impose comme étant capable de traiter le méthane et le lisier. Les objectifs principaux de cette thèse sont d'étudier la biofiltration du méthane à des concentrations représentatives de l'industrie porcine et d'effectuer le traitement simultané du méthane et du lisier de porc dans un même biofiltre. Des essais expérimentaux à l'échelle laboratoire ont permis de mieux comprendre la biofiltration du méthane issu de l'industrie porcine. En utilisant un lit filtrant inorganique, il a été possible d'atteindre une capacité d'élimination maximale de 14,5 ± 0.6 g[indice supérieur .]m[indices supérieurs -3.]h[indices supérieurs -1] pour une charge à l'entrée de 38 ± 1 g[indice supérieur .]m[indices supérieurs -3.]h[indices supérieurs -1]. L'efficacité d'enlèvement était relativement stable en fonction de la concentration de méthane et le biofiltre présentait une cinétique de premier ordre. En diminuant la concentration de nitrate dans la solution nutritive, une concentration de 0,1 gN[indice supérieur .]L[indice supérieur -1] s'est avérée suffisante pour assurer l'opération adéquate du biofiltre. De plus, en éliminant tout apport d'azote inorganique, la présence de microorganismes capables de fixer l'azote atmosphérique a été établie. Des bilans de masse sur le carbone et l'azote ont illustré que le carbone accumulé dans le biofiltre était utilisé pour la production de matières de stockage plutôt que pour la synthèse cellulaire. La viabilité de traiter simultanément le méthane et le lisier a été démontrée en utilisant un design innovateur de biofiltre pour éviter l'inhibition de la biodégradation du méthane par le lisier. Quoique généralement moins performant que la biofiltration du méthane seul, ce système a permis d'obtenir une capacité d'élimination de méthane de 18.8 ± 1.0 g[indice supérieur 1]m[indices supérieurs -3.]h[indices supérieurs -1] pour une charge de 46.7 ± 0.9 g[indice supérieur .]m[indices supérieurs -3.]h[indices supérieurs -1]. Des souches pures de champignons ont été utilisées afin d'améliorer la performance, mais aucun effet significatif n'a été observé. Pour le traitement du lisier de porc, des taux d'enlèvement moyens de 67 ± 10 % pour le carbone organique total et de 70 ± 7 % pour l'ammonium ont été obtenus. L'influence de l'alimentation en lisier a été analysée et le mode d'alimentation idéal fut de 6 doses de 50 ml par jour. Des essais à l'échelle pilote effectués directement sur une ferme porcine ont permis de valider les résultats obtenus au laboratoire pour le traitement du méthane dans l'air de ventilation d'un bâtiment d'élevage. Après une phase de démarrage de 30 jours, des efficacités d'épuration jusqu'à 83% ont été observées pour une charge de méthane à l'entrée de 1.6 ± 0.8 g[indice supérieur .]m[indices supérieurs -3.]h[indices supérieurs -1]. Du lisier de porc traité a été testé pour remplacer la solution nutritive synthétique, mais dû à la présence de composés inhibiteurs dans le lisier traité, les résultats obtenus n'étaient pas satisfaisants. Pour le traitement simultané, l'efficacité d'épuration du méthane a seulement diminué de 58 ± 5% a 53 ± 8 % lorsque le lisier a été alimenté au biofiltre. En intégrant les résultats de cette étude aux techniques agricoles modernes, l'industrie porcine pourrait réduire ses émissions de gaz à effet de serre et traiter une partie des nutriments du lisier de porc.

Thèse (D. en sciences de l'environnement)--Université du Québec à Montréal, 2006. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. Comprend des réf. bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Cette thèse s'intéresse à l'évaluation du potentiel et du coût du véhicule électrique comme solution pour réduire les émissions de CO$_2$ dues au transport de passagers en ville. Elle montre comment intégrer les habitudes de déplacement des usagers dans les méthodologies de quantification modifie ces évaluations. Les analyses portant sur le véhicule électrique calculent généralement un potentiel de réduction d'émissions et un coût sans distinguer les spécificités locales des territoires où ce véhicule pourra être mis en place et de l'utilisation qui en découle. Elles ne tiennent pas compte non plus des autres politiques existantes sur ce territoire, notamment de celles jouant sur la structure de la mobilité, à savoir son volume total et son partage modal. Ainsi, les différentes solutions de réduction d'émission de CO$_2$, technologiques d'un côté et portant sur la structure de la mobilité de l'autre, sont le plus souvent discutées de manière indépendante, et les possibles rétroactions de l'une vers l'autre sont peu analysées. Cette thèse vise donc à considérer conjointement l'introduction d'une solution technologique telle que le véhicule électrique et les structures urbaines dans lesquelles elle se déploie. Pour cela, nous développons un modèle de choix de technologies de véhicules des ménages, et l'intégrons à un modèle d'économie urbaine. Nous nous intéressons dans un premier temps, aux caractéristiques spatiales de la ville et donc à l'usage qui est fait de ce véhicule ; puis, dans un deuxième temps, à la mise en œuvre simultanée d'une solution jouant sur la structure de la mobilité pour réduire les émissions : la ceinture verte. Ces deux analyses nous permettent de mettre en évidence, et de quantifier, l'interdépendance d'une action s'appuyant sur la technologie et d'une autre s'appuyant sur la structure de la mobilité. Enfin, dans un troisième temps, nous introduisons l'hétérogénéité des usages ainsi que l'incertitude sur les prix futurs de l'énergie et les coûts futurs des batteries dans un modèle de calcul de la valeur d'option du déploiement du véhicule électrique. Nous montrons que ces deux éléments conduisent à réviser l'évaluation de la valeur d'option à la hausse / This thesis brings precisions on the measure of the emissions reduction potential in cities and the cost of electric vehicle by taking into account users driving patterns. Studies on electric vehicles or other solutions belonging to the "technological lever" compute emissions reduction potential and cost without discerning the local specificities of the areas where it would be used and the use that would be done of these vehicles. These studies don't take into account the other policies implemented in the area, including the ones that operate on a different lever such as the "mobility structure lever" : volume of activity and modal shares. Policies for reducing CO$_2$ emissions are often discussed independently and ignore the possible retroactions. To improve the evaluation of the potential of the electric vehicle, it seems essential to take into account the environment in which it would be developed. We use a urban economics model to first look at the spatial features of the city, and so at the use of this vehicle. Then we compute the impacts of the simultaneous introduction of the electric vehicle and a solution belonging to the "mobility structure lever" : the greenbelt. These two last points allow us to highlight the interdependency of the two action levers : technology and mobility structure. Then we take into account the use of the car by the households and the uncertainty around electric vehicle introduction, to improve the evaluation of the cost of this solution

Cette thèse porte sur le développement théorique et expérimental d’une nouvelle méthodologie de détection des gaz à effet de serre basée sur la spectroscopie optique d’absorption. La question posée était : est-il possible d’évaluer de manière univoque la concentration d’un gaz à partir d’une mesure par spectroscopie d’absorption différentielle, dans laquelle l’étendue spectrale de la source lumineuse est plus large que celle d’une ou de plusieurs raies d'absorption de la molécule considérée et que, de plus la détection n’est pas résolue spectralement ? La réponse à cette question permettra d’entrevoir à terme le développer d’un instrument de télédétection de terrain robuste sans contrainte opto-mécanique majeure aussi bien sur la source laser que sur la chaîne de détection.Ces travaux ont donné lieu au développement d’une nouvelle méthodologie que l’on dénomme « Optical Similitude Absorption Spectroscopy » (OSAS) ou spectroscopie d’absorption optique de similitude. Cette méthodologie permet donc de déterminer de manière quantitative une concentration d’un gaz à partir de mesures d’absorption différentielle non résolue spectralement sans procédure de calibration en concentration. Ceci demande alors une connaissance précise de la densité spectrale de la source lumineuse et du système de détection. Ces travaux publiés ont permis de démontrer que cette nouvelle méthodologie est dans le domaine spectral du proche infrarouge peu sensible aux conditions thermodynamiques du gaz observé. D’autre part, ces travaux ont permis de mettre en exergue l’inversion de la Loi de Beer-Lambert non résolue spectralement ce qui donne lieu à la résolution d’un système analytique non linéaire. À cette fin le développement d’un nouvel algorithme d’inversion de ce type de mesures a pu être vérifié expérimentalement en laboratoire sur le méthane, en exploitant aussi bien des sources à large bande spectrale cohérente et non cohérente. La détection de cette molécule dans l’atmosphère a pu être réalisée dans le cadre de ces travaux en couplant judicieusement la méthodologie OSAS et la technique Lidar. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives sur la détection de gaz à effet de serre dans le domaine spectral infrarouge ainsi que la possibilité de détecter plusieurs molécules d’intérêt atmosphérique simultanément / This thesis concerns the theoretical and experimental development of a new methodology for greenhouse gases detection based on the optical absorption. The problem relies on the unambiguous retrieval of a gas concentration from differential absorption measurements, in which the spectral width of the light source is wider than one or several absorption lines of the considered target gas given that the detection is not spectrally resolved. This problem could lead to the development of a robust remote sensing instrument dedicated to greenhouse gas observation, without strong technology limitations on the laser source as well as on the detection system. Solving this problem, we could propose a new methodology named: "Optical Similitude Absorption Spectroscopy" (OSAS).This methodology thus allows to determine a quantitative target gas concentration from non-resolved differential absorption measurements avoiding the use of a gas concentration calibration procedure. Thereby, a precise knowledge of the emitted power spectral density of the light source and the efficiency of the detection system are needed.This work that has been recently published could demonstrate that this new methodology applied on the NIR remains accurate even in the presence of strong atmospheric pressure and temperature gradients. Moreover, we show that inverting spectrally integrated measurements which follow the Beer-Lambert law leads to solve a nonlinear system. For this, a new inversion algorithm has been developed. It was experimentally verified in laboratory on methane by using coherent and non-coherent broadband light sources. The detection of methane in the atmosphere could be also realized by coupling the OSAS methodology and the Lidar technique. Outlooks are proposed and especially on the detection of greenhouse gases in the infrared spectral domain as well as the ability to simultaneously detect several atmospheric molecules of interest

Suivre et comprendre l'évolution des deux principaux gaz à effet de serre anthropogéniques (CO2 et CH4) sont des enjeux majeurs pour les sciences du climat. L'augmentation du nombre et de la diversité des observations (en surface, mesures aéroportées, satellitaires) ainsi que l'amélioration des modèles de chimie-transports atmosphériques ont contribué à développer notre compréhension des cycles biogéochimiques associés à ces gaz. Néanmoins, les observations précises le long de la verticale sont encore très limitées. Elles deviennent pourtant indispensables, d'une part, pour approfondir nos connaissances dans le transport de CO2et CH4, d'autre part, pour évaluer les colonnes totales ou partielles mesurées par satellites. Dans cette thèse, nous présentons un instrument innovant appelé "AirCore" permettant d'échantillonner l'air en continu le long d'une colonne atmosphérique lors d'une descente depuis haute altitude. Différents AirCores donnant accès à différentes résolutions verticales ont été développés au LMD et déployés avec succès lors des campagnes ballons Strato-Sciences 2014, 2015 et 2016 du CNES. Les profils verticaux de AirCores ont permis de valider les estimations de colonnes partielles de CH4 réalisées avec l'instrument IASI/Metop. Des comparaisons ont été menées avec des profils troposphériques obtenus lors de campagnes aéroportées (HIPPO), ou avec des profils issus de modèles de transports (LMDz, TM5) ou de prévisions (CAMS). Les résultats ont démontré l'importance d'une bonne caractérisation de la stratosphère pour les activités de calibration/validation des mesures satellites et, plus généralement, l'étude des gaz à effet de serre. / Monitoring and understanding the evolution of the two most important anthropogenic greenhouse gases(carbon dioxide (CO2) and methane (CH4)) are some of the major challenges in climate science. Over the past decades,the increased availability and diversity of observations (surface networks, aircraft campaigns, satellite observations)and the improvement of atmospheric transport models has allowed to increase our understanding of biogeochemicalcycles of CO2 and CH4. Nevertheless, precise vertical observations are still very rare. However, these become crucialto both properly characterize the vertical transport of the gases, as well as to fully evaluate total or partial columnsof gases retrieved from space observations.In this thesis, we present an innovative instrument called “AirCore” allowing to collect a continuous air samplealong an atmospheric column while descending from high altitude. The analysis of CO2 and CH4 mole fractions inthe collected sample combined with the measurements of an ambient parameters (Pressure, temperature...) allows toretrieve vertical profiles from the surface up to 30 km. Initially invented at NOAA, several new AirCores giving accessto various vertical resolutions have been developed at LMD and flown with success during the CNES Strato-Sciences2014, 2015, and 2016 balloon campaigns. Excellent agreement was found between profiles acquired with differentAirCores during the same flights demonstrating the repeatability of the measurements and allowing to validate thecalculation of the vertical resolution. Comparisons with measurements from independent laser diode spectrometersflown on the same gondola have confirmed that AirCore profiles capture the vertical variability of CO2 and CH4.The vertical profiles retrieved from AirCores have been allowed to validate the CH4 partial columns retrieved fromIASI/Metop at LMD and revealed that the information on the full atmospheric column is required. Comparisons havebeen performed with tropospheric profiles obtained during aircraft campaigns (HIPPO) as well as vertical profilesextracted from atmospheric transport models (LMDz,TM5) and forecast systems (CAMS). Results demonstrated theimportance of a good characterization of the stratosphere for satellite

Malgré l'importance de la séquestration du carbone (C) dans les sols forestiers, il existe actuellement peu de projets Mécanisme pour un Développement Propore (MDP) qui tiennent compte de la gestion de ce compartiment dans l'atténuation du réchauffement climatique. La cause principale est que l'accréditation du carbone séquestré dans le sol représente de plus grands défis et des risques par rapport aux autres composantes des écosystèmes forestiers.Connaissant les difficultés économiques et les problèmes environnementaux impliqués dans l'adoption d'un tel projet et l'importance des forêts dans l'atténuation du changement climatique, l'objectif de cette étude était d'évaluer les performances des méthodes dedétermination des stocks de carbone du sol dans deux projets de reboisement, ainsi que pour leurs situations de références (c'est-à-dire utilisation des terres avant la plantation, des pâturages naturels, ainsi que la végétation native) comme base pour diminuer le rapport coût bénéfice des projets MDP dans le secteur forestier. Pour atteindre l'objectif principal, cestravaux de recherches ont consisté à l'étude de: (i) la variabilité spatiale du C du sol dans une zone de reboisement avec des espèces indigènes, établi dans le bassin amazonien dans le MatoGrosso à Cotriguaçu (Zone I) et une chronoséquence de plantations d'Eucalyptus, située dansl'état de São Paulo à Avare (zone II); (ii) la taille des parcelles et la distance idéale de séparation des échantillons à partir de l'étude de la dépendance spatiale du C, (iii)l'estimation de la teneur en C et la densité du sol (Ds) par spectroscopie dans le proche(NIRS) et moyen (MIRS) infrarouge, afin de réduire les coûts sans affecter la qualité des résultats analytiques : et (iv) du calcul des stocks de C du sol pour ces deux projets et l'estimation du bilan C du projet MDP menées dans la zone II, en utilisant l'outil EX-ACT («EX-Ante Carbon-balance Tool»). Les résultats ont confirmé l'existence d'une variabilité spatiale importante du C du sol, ainsi qu'une forte dépendance spatiale pour tous les traitements étudiés. L'analyse du nombre optimal d'échantillons de sol a montré que la collecte de cinq points par parcelle est aussi précise qu'un échantillonnage plus dense. La taille optimale des parcelles a été estimée de 361 à 841 m2 dans les plantations de la zone I et de 900 à 3721 m2 pour la Zone II. La performance de la spectroscopie MIRS et NIRS pourestimer la teneur en C des sols a été jugée très satisfaisante, surtout quand les modèles ont été étalonnés à partir de sous populations constituées de 10 à 50% de l'ensemble des données.Les résultats de l'estimation de Ds ont été légèrement moins satisfaisants que ceux pour le Cdu sol. Les stocks de C dans le sol calculés pour la zone I étaient supérieurs à ceux de la zone II. Si on ne considère que le compartiment du sol, il apparaît que le potentiel de génération de crédits C est plus important dans le reboisement à partir d'espèces indigènes dans un sol argileux que pour un reboisement d'eucalyptus dans un sol sableux. Le bilan C du projet de la zone I a montré un potentiel de séquestration de près de trois millions de tonnes d'équivalentCO2 en 40 ans. Il est espéré que cette étude qui montre des possibilités de réduction des coûts liés aux calculs des stocks de C du sol contribuera à une meilleure prise en compte de ce compartiment dans les projets MDP forestiers. / Considering the great importance of carbon sequestration (C) in forest soils, there are fewCDM projects that include this compartment as an agent of global warming mitigation. Thisoccurs because the quantification of soil C stocks represents a bigger challenge whencompared to other components of forest ecosystems. Considering the economic difficultiesand environmental issues involved in adopting this type of project and the importance offorests in mitigating climate change, the objective of this study was to evaluate theperformance of methods for obtaining soil C stocks in two forestry areas and their respectivebaselines (land use prior to planting, i.e. pastures and native vegetation) as a basis forreducing the cost-benefit ratio of CDM projects. To achieve the main objective, this researchwas composed of the following steps: (i) estimating the spatial variability of soil C in an areareforested with native species, established in Cotriguaçú, MT (Area I) and a Eucalyptuschronosequence, located in Avaré, SP (Area II), (ii) determining the optimal amount of soilsamples and the plot size from the soil C spatial dependence range in the reforestation areas,(iii) estimating soil C content and bulk density (BD) by Near and Mid Infrared ReflectanceSpectroscopy (NIRS and MIRS, respectively) to reduce analytical costs without affecting thequality of the results, and (iv) calculating soil C stocks in both areas and estimating the carbonbalance of a CDM Project conducted in Area II, using EX-ACT ("Ex-Ante Carbon BalanceTool"). The results confirmed the existence of significant soil C spatial variability in bothareas and a strong spatial dependence at all plots. The analysis of the optimal number of soilsamples indicated that the sampling procedure with five points per plot is as accurate asintensive sampling. The optimum size of plots ranged from 361-841 m2 at Area I plantationsand from 900-3721 m2 at Area II. The performance of MIRS and NIRS to estimate the soilcarbon content was very satisfactory, especially when the models were calibrated withamounts between 5-10% of the total data set. The estimations of BD were slightly less precisethan those of soil C content. The soil C stocks obtained at Area I were higher than Area II.Considering only the soil compartment, it is clear that the potential for C credit generation in areforestation with native species on a clayey soil is higher than in a reforestation witheucalyptus on a sandy soil. The C balance of the CDM project conducted in Area I is expectedto sequester almost three million tones of CO2 eq in 40 years. We hope this study contributesto the increased inclusion of soil in CDM projects, by confirming the feasibility of reducingthe costs associated with both sampling and analytical procedures.

En Amérique du Nord, le chauffage de l'espace, l'eau chaude, et l'utilisation de la climatisation énergie secondaire plus que toute autre activité au sein de bâtiments, émettant ainsi la majorité des gaz périmètres 1 et 2 serre (GES). La pompe à chaleur géothermique (PCG) utilise un tiers de l'énergie des technologies traditionnelles de fournir un espace de services d'eau chaude et de climatisation. Bien géothermique est une technologie bien établie, les économies d'énergie et les émissions de GES ne sont pas traduits dans leur adoption généralisée. Les mesures de politique publique et les incitations financières adoptées pour promouvoir PCG ont échoué à conduire à une large adoption ou de réduire les coûts. Cette thèse examine l'adoption de pompes à chaleur géothermiques en réponse aux politiques de soutien parmi les adopteurs résidentiels, institutionnels, et la ville-échelle. Données au niveau détaillé du site et des panneaux permettent expériences naturelles sur la réponse des adoptants résidentiels au Canada et aux États-Unis à l'évolution des incitations. À des échelles supérieures, les procédures réglementaires relatives à l'offre de services de l'énergie thermique (TES) a fourni une étude de cas pour l'analyse des modèles d'utilité pour financer géothermique pour les clients commerciaux et institutionnels. Au Canada et aux États-Unis, les incitations financières ont échoué à soutenir l'adoption de la pompe à chaleur géothermique à travers ou après la période de la subvention pour les ménages résidentiels. Pas plus que les incitations conduisent à une diminution des prix dans le temps. Problèmes de resquillage au Canada et une incapacité à faire des incursions dans les zones desservies par le gaz naturel ont brin technologie géothermique. En outre, le coût en capital de pompes à chaleur géothermiques en résulte un coût de cycle de vie plus élevé que la plupart des solutions de rechange. Les avantages de l'économie à l'échelle d'incitations financières pour les pompes à chaleur géothermiques sont limitées au Canada, où la plupart des pompes à chaleur sont importés. TES fournissent innovations convaincantes pour combler les obstacles à des échelles supérieures. TES surmonter équilibrer les contraintes de bilan sur la dette commune aux organisations du secteur public par le financement de biens d'équipement et de rénovation que les paiements de services publics. TES peut surmonter les contraintes de capitaux rencontrés par les développeurs en finançant des équipements à l'intérieur du bâtiment en réduisant les coûts de construction. Cependant, notre étude des marchés publics de cas révèle TES être une approche coûteuse dans le long terme. Les perspectives de cette recherche sont traduits dans les meilleures pratiques et des conseils stratégiques pour améliorer la passation des marchés, accroître la sensibilisation, et aligner les incitations pour une plus grande efficacité. / In North America, space heating, hot water, and air conditioning use more secondary energy thanany other activity within buildings, thus emitting the majority of scope 1 and scope 2 GreenhouseGases (GHG). The Ground Source Heat Pump (GSHP) uses one-third the energy of traditionaltechnologies to provide space conditioning and hot water services.While GSHP is a well-established technology, the energy savings and lower GHG emissionshave not translated into their widespread adoption. Public policy measures and financialincentives adopted to promote GSHP have failed to lead to broad adoption or lower costs. Thisthesis examines the adoption of GSHP in response to supportive policies among residential,institutional, and city-scale adopters.Detailed site-level and panel data permit natural experiments on the response of residentialadopters in Canada and the US to changing incentives. At higher scales, regulatory proceedingsconcerning the offering of Thermal Energy Services (TES) has provided a case study for analysisof utility models to finance GSHP for commercial and institutional clients.In Canada and the US, financial incentives failed to sustain the adoption of GSHP throughout orafter the period of subsidy among residential households. Neither did incentives lead to adecrease in price over time. Free-ridership problems in Canada and an inability to make inroadsto areas served by natural gas have stranded GSHP technology. Further, the capital cost ofGSHP results in a higher lifecycle cost than most alternatives. The economy-wide benefits offinancial incentives for GSHP are limited in Canada, where most heat pumps are imported.iiiTES provide compelling innovations to bridge barriers at higher scales. TES overcome balancesheet constraints on debt common to public sector organizations by financing capital equipmentand renovations as utility payments. TES can overcome capital constraints faced by developersby financing equipment inside the building lowering construction costs. However, our casestudy of public procurement reveals TES to be a costly approach in the long run. The insightsfrom this research are translated into best practices and policy advice to improve contracting,increase awareness, and align incentives for greater efficiency.

Pour estimer les puits et sources des gaz à effet de serre et améliorer les prévisions d’évolution du climat, il est nécessaire de disposer de mesures précises et continues de leurs concentrations atmosphériques à l’échelle globale. Pour consolider le réseau d’observation mondial, la mise en œuvre de systèmes lidar embarqués sur satellite pour les futures missions de sondage atmosphérique depuis l’espace est considérée comme un atout à la fois innovant et complémentaire pour les méthodes de mesure actuelles. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont porté sur le développement d’un lidar à absorption différentielle (DIAL) à partir d’une source paramétrique émettant dans la gamme spectrale 1,9 – 2,3 µm. Il s’est agi de démontrer l’aptitude de la source à être mise en œuvre pour des mesures longue portée des principaux gaz à effet de serre (CO2, H2O, CH4). Dans ce but, la source a été intégrée dans une architecture lidar dimensionnée préalablement à l’aide une modélisation numérique. L’optimisation de l’instrument s’est faite autour de deux points : le contrôle de la pureté spectrale de la source, et la maîtrise de la réponse de la chaine de détection et d’acquisition. Des mesures des trois gaz ont ensuite été réalisées depuis le laboratoire à partir du signal provenant de la rétrodiffusion des aérosols ou des nuages. Ces mesures ont servi de support pour une étude approfondie des erreurs et biais de mesure. À partir de ces travaux et en s’appuyant sur des simulations, la possibilité d’intégration de la source dans un système aéroporté a été étudiée comme étape préliminaire à la mesure spatiale. Enfin, une projection des performances d’un système satellite mettant en œuvre la source a été établie. / Sustained and accurate greenhouse gases measurements at a global scale are required to improve the knowledge on their sources and sinks and thus increase the accuracy of climate change projections. In order to consolidate the global observation networks, spaceborne lidar systems for future earth observation missions are regarded as innovative and complementary components to the present operational measurement methods. In this context, this research work has consisted in developing a differential absorption DIAL lidar based on an optical parametric source able to emit in the 1,9–2,3 µm spectral range. The purpose was to demonstrate its ability to be implemented in long range measurements of the main greenhouse gases (CO2, H2O, CH4). Then, the laser transmitter has been integrated in a lidar architecture which was previously designed using a numerical model. Improvements and optimization of the lidar system focused on two aspects: the monitoring of the spectral purity of the emitter and the control of the detection and acquisition. Concentration measurements on the three gases have been carried out from the laboratory based on atmospheric backscattered signals from clouds and aerosol. These measurements provided a basis for the investigation of the error and bias sources. On the basis of these measurements, instrument scaling for future airborne demonstrations is discussed. Projected performances of a spaceborne instrument are also presented.