Regional landslide risk, as it is most commonly defined, is a product of the following: hazard, vulnerability and exposed population. The first objective of this research project is to estimate the regional landslide hazard level by calculating its probability of slope failure based on maximum slope angles, as estimated using data provided by digital elevation models (DEM). Furthermore, it addresses the impact of DEM resolution on perceived slope angles, using local averaging theory, by comparing the results predicted from DEM datasets of differing resolutions. Although the likelihood that a landslide will occur can be predicted with a hazard assessment model, the extent of the damage inflicted upon a region is a function of vulnerability. This introduces the second objective of this research project: vulnerability assessment. The third and final objective concerns the impact of urbanization and population growth on landslide risk levels.

Die einer unterschiedlichen Genese zuordenbaren tektonischen Strukturen, welche sich im Raum des Thüringer Waldes bündeln, formten in einem gerichteten Entwicklungsablauf das komplizierteste und vielseitigste hochoberkarbonisch-unterpermische Strukturgebäude Mitteleuropas. In dieser Arbeit wird der Versuch einer Synthese der strukturellen und der daran geknüpften vulkanogen-sedimentären Entwicklung innerhalb der permokarbonischen Thüringer Wald-Senke und ihres unmittelbaren mitteleuropäischen Umfeldes unternommen. Sie stützt sich dabei maßgeblich auf die Ergebnisse langfristig durchgeführter Kartierungsarbeiten, die in diskontinuierlichen Bearbeitungsphasen seit 1957 bis in die 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts erfolgten. Einbezogen werden die Ergebnisse von insgesamt 54 Forschungs- und Erkundungsbohrungen, die zu einem Großteil im Kontext dieser Arbeiten geteuft worden sind. 36 Bohrprofile werden hier erstmals vollständig beschrieben und publiziert. Neben einer nochmaligen Überprüfung der gesamten lithostratigraphischen Abfolge in der permokarbonischen Thüringer Wald-Senke besteht die Zielstellung der Arbeit in deren Einbindung in die regionale mitteleuropäische strukturelle Entwicklung während dieser Zeitspanne, beginnend bei den potenziellen variszisch-kollisional angelegten Wurzeln der permokarbonischen Strukturen, über ihre weitere tektono-magmatische Ausgestaltung bis hin zur Ausprägung der postvariszischen Großschollenfelderung Mitteleuropas am Ende des Permokarbons.

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Die Anpassung von Küstenniederungen, Seemarschen und Inseln an klimatische Veränderungen und einen steigenden Meeresspiegel ist eine der großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Im Gegensatz zu eingedeichten Küstenmarschen und Inseln besitzen tidebeeinflusste Seemarschen ein natürliches Anpassungspotential an sich verändernde hydrologische Rahmenbedingungen. Überflutungsabhängige Sedimenteinträge führen zu einem Anwachsen der Marschoberfläche und kompensieren somit einen Anstieg des Meeresspiegels. Die 10 verbliebenen nordfriesischen Halligen (Schleswig-Holstein, Deutschland) (Kapitel 1) sind bewohnte Inselmarschen, welche aufgrund ihrer anthropogenen Überprägung von naturbelassenen Seemarschen unterschieden werden müssen. Diese umfasst z.B. den Bau von flachen Sommerdeichen und Sielanlagen. Inwiefern sich diese Veränderungen auf die Sedimentdynamik der Marschen auswirken, ist bislang unzureichend belegt, was eine fundierte Diskussion bezüglich zukünftiger Entwicklungsperspektiven der Halligmarschen verhindert. Die vorliegende Arbeit ist dazu angelegt, diese Wissenslücke zu schließen. Sie untersucht das vertikale Marschwachstum exemplarisch auf den Halligen Hooge, Langeneß und Nordstrandischmoor und beurteilt deren Anpassungsvermögen an einen steigenden Meeresspiegel. Darüber hinaus werden zukünftige Entwicklungsperspektiven diskutiert. Um Faktoren und Prozesse, welche maßgeblich die Sedimentdynamik der Halligen beeinflussen, messbar zu machen, musstengeeignete Methoden entwickelt und angewendet werden. Zur Berechnung jährlicher Überflutungshäufigkeiten wurden Pegelschwellenwerte für Überflutungsereignisse auf Basis von digitalen Geländemodellen (DGMs) und d-GPS (differential global positioning system) Messungen errechnet und auf die verfügbaren, regionalen Pegeldaten angewendet (Kapitel 2). Sedimentfallen, bestehend aus LDPE (low density polyethylene) Flaschen (1 Liter) und Kunstrasenmatten (20 x 30 cm), bilden die Grundlage einer dreijährigen (November 2010 – März 2013) Feld- und Laborstudie zur zeitlichen und räumlichen Erfassung der sturmflutabhängigen Sedimentdeposition (Kapitel 3). Durch die Verwendung regionaler bodenphysikalischer Parameter (Lagerungsdichte und Gehalt an organischer Bodensubstanz) können Depositionsraten in eine vertikale Wachstumskomponente transformiert werden. Dazu werden Ergebnisse einer Rammkernsondierung genutzt, welche 12 Sedimentkerne mit einer Länge von maximal 100 cm umfasst. Die Sedimentbohrkerne sind weiterhin die Grundlage für eine 137Cs- und 210Pb-Datierung. Die Kombination beider Datensätze (Kapitel 4) ermöglicht einen schlüssigen Vergleich der Marschentwicklung seit dem Jahr 1915 mit regionalen Pegeldaten und Projektionen des zukünftigen Meeresspiegelanstiegs. Die Analyse der verfügbaren Pegeldaten (Kapitel 2) zeigt eine hohe Variabilität der jährlichen Überflutungshäufigkeiten. Das zehnjährige Mittel eintretender Ereignisse beträgt 2 Überflutungen auf Hooge, 9 – 10 Überflutungen auf Langeneß und 15 Überflutungen auf Nordstrandischmoor. Aufgrund der künstlichen Überhöhung der Marschkante durch Sommerdeiche mit + 1.54 m ü. mittlerem Tidehochwasser (MThw) auf Hooge und + 0.98 m ü. MThw auf Langeneß werden die betreffenden Halligen lediglich bei selten eintretenden Sturmflutereignissen überflutet. Die Höhe des wasser- und sedimentundurchlässigen Steinpflasters auf Nordstrandischmoor beträgt lediglich + 0.7 m ü. MThw. Die methodischen Untersuchungen bezüglich der Nutzung von Sedimentfallen (Kapitel 3) zeigen, dass beide Typen von Sedimentfallen vergleichbare Ergebnisse liefern. Oberhalb einer Depositionsrate von ~ 2.0 kg/m2 sinkt das Rückhaltevermögen der Kunstrasenmatte im Vergleich zur LDPE Flasche deutlich ab. Die parallele Nutzung beider Fallentypen, insbesondere wenn die Depositionsraten den Schwellenwert (~ 2.0 kg/m2) nicht überschreiten, erlaubt: (1) Die Überprüfung, ob beide Datensätze konsistent sind. (2) Die Identifizierung von Ausreißern. (3) Eine Abschätzung, ob Sediment auf oder in der Sedimentfalle nach der Überflutung remobilisiert wird. Um die Sedimentdeposition in eine vertikale Wachstumsrate zu übersetzen, muss die mittlere Bodendichte als auch der Gehalt an organischer Bodensubstanz des Marschbodens berücksichtigt werden. Die Bohrkernuntersuchungen zeigen, dass diese bodenphysikalischen Parameter auf den unterschiedlichen Halligen stark variieren. Marschen, die häufig überflutet werden lagern weniger organisches Material im Oberboden ein als selten überflutete Marschen. Niedrige Gehalte an leichten organischen Materialien geringer Dichte resultieren wiederum in einer höheren Lagerungsdichte des Marschbodens (Hooge 0.64 g/cm3, Langeneß 0.67 g/cm3, Nordstrandischmoor 0.83 g/cm3). Autochthones organisches Material (welches primär von der Halligvegetation stammt) trägt mit einem Anteil von 9.0 ± 1.4 % (Hooge) bis 21.4 ± 6.6 % (Nordstrandischmoor) zum Marschwachstum bei. Die Ergebnisse der Sedimentfallenuntersuchungen als auch der Datierungen zeigen deutlich ein Ungleichgewicht zwischen Marschwachstum und Meeresspiegelanstieg seit Beginn des 20. Jahrhunderts. Die langjährigen Wachstumsraten, basierend auf der 210Pb-Datierung, liegen mit 1.0 ± 0.3 mm/a auf Hooge, 1.2 ± 0.3 mm/a auf Langeneß und 2.6 ± 0.9 mm/a auf Nordstrandischmoor deutlich unterhalb des MThw-Anstiegs von 5.0 ± 0.3 mm/a (1951 – 2011, Wyk auf Föhr). Projektionen des Meeresspiegelanstiegs bis zum Jahr 2100 (Berechnet durch das fwu, Siegen) weisen darauf hin, dass extreme Wasserstände (höchste, jährliche Tidehochwasserstände, HThw, 6.6 ± 3.8 mm/a) deutlich schneller ansteigen werden als das MThw oder der mittlere Meeresspiegel (2.6 ± 0.4 mm/a). Aufgrund dieser Beobachtungen ist von einem zukünftigen Anstieg des Gefährdungspotentials für die Halligen auszugehen, wenn es nicht gelingt, ein sedimentologisches Gelichgewicht zwischen Meeresspiegel und Marschwachstum herzu stellen. Der Anstieg der Wellenhöhe und Periode, aufgrund von steigender Wassertiefe und einer geringeren Wellentransmissionsrate an den Sommerdeichen, resultiert in einer steigenden hydrodynamischen Belastung der Warften und der Marschoberfläche. Das sedimentäre Ungleichgewicht, besonders auf Hooge und Langeneß, kann eindeutig auf das hydrologische Management der Halligen zurückgeführt werden. Aus sedimentologischer Sicht sind die beiden Hauptkritikpunkte (1) die geringe Anzahl an Überflutungen aufgrund der Deichanlagen und (2) der eingeschränkte Transport suspendierter Feststoffe über die Binnenpriele. Letzteres resultiert aus der Blockade der Binnenpriele durch Sielanlagen und führt zu einer Abnahme der Sedimentdeposition mit zunehmender Entfernung zur Uferlinie. Um dem Ungleichgewicht zwischen Marschwachstum und Meeresspiegelanstieg entgegenzuwirken, ist es dringend erforderlich, neue Managementstrategien für die Halligen zu entwickeln (Kapitel 6), welche sedimentologische/geomorphologische Aspekte sowie die speziellen Bedürfnisse der Halligbevölkerung gleichermaßen berücksichtigen. Letztere beinhalten die Minimierung ökonomischer Schäden wie etwa Einschränkungen der landwirtschaftlichen Nutzung oder des Tourismus. Mögliche Szenarien können ein Abflachen der bestehenden Deiche oder deren Rückbau und Erneuerung durch wasser- und sedimentdurchlässige Rauhstreifen (z.B. Elastocoast®, BASF) beinhalten. Weiterhin erscheint die Reaktivierung der blockierten Binnenpriele eine plausible Maßnahme zu sein. Erste Freilandexperimente auf Hallig Langeneß (Kapitel 5) belegen einen erhöhten Sedimenttransport in die Binnenmarsch aufgrund geöffneter Sielanlagen in Verbindung mit Windstau (Thw-Ereignisse über Springtideniveau). Ob die generelle Umsetzung derartiger Maßnahmen möglich ist, ist in erster Linie davon abhängig, ob die Halligbevölkerung derartigen Veränderungen ihrer Umwelt aufgeschlossen gegenübersteht und diese lokalpolitisch getragen werden. Auf jeden Fall ist ein Umdenken dahingehend erforderlich, die halligtypischen Überflutungen (Land-Unter) nicht ausschließlich als Bedrohung zu verstehen. Sie sind ein natürliches Phänomen, welches notwendig ist, um das Gleichgewicht zwischen Meeresspiegelanstieg und Sedimentdeposition aufrechtzuerhalten.

Background: ST-elevation acute myocardial infarction (STEMI) represents one of the leading causes of death. The time of STEMI onset has a circadian rhythm with a peak during diurnal hours, and the occurrence of STEMI follows a seasonal pattern with a salient peak of cases in the winter months and a marked reduction of cases in the summer months. Scholars investigated the reason behind the winter peak, suggesting that environmental and climatic factors concur in STEMI pathogenesis, but no studies have investigated whether the circadian rhythm is modified with the seasonal pattern, in particular during the summer reduction in STEMI occurrence. Methods and Results: Here, we provide a multiethnic and multination epidemiological study (from both hemispheres at different latitudes, n=2270 cases) that investigates whether the circadian variation of STEMI onset is altered in the summer season. The main finding is that the difference between numbers of diurnal (6:00 to 18:00) and nocturnal (18:00 to 6:00) STEMI is markedly decreased in the summer season, and this is a prodrome of a complex mechanism according to which the circadian rhythm of STEMI time onset seems season dependent. Conclusions: The “summer shift” of STEMI to the nocturnal interval is consistent across different populations, and the sunshine duration (a measure related to cloudiness and solar irradiance) underpins this season-dependent circadian perturbation. Vitamin D, which in our results seems correlated with this summer shift, is also primarily regulated by the sunshine duration, and future studies should investigate their joint role in the mechanisms of STEMI etiogenesis.

En combinant des approches empiriques et expérimentales, nous avons évalué les effets de trois composantes du changement climatique sur la biodiversité aquatique alpine: le recouvrement glaciaire, le gradient altitudinal et la température de l'eau. Nous avons montré que: 1) Les niveaux intermédiaires de recouvrement glaciaire génèrent une hétérogénéité environnementale élevée associée à une plus grande diversité locale du zooplancton. 13% de la diversité régionale est limitée aux tourbières aux bassins fortement englacés, et pourrait être amenée à disparaître avec le réchauffement. 2) Les filtres environnementaux et spatiaux impactent fortement la structuration des communautés de zooplancton, avec une influence probable des évènements stochastiques (sécheresse, inondation). 3) La température de l'eau n'a que peu d'influence sur les interactions prédateurs (Anax imperator)- proies (Daphnia magna), la probabilité de capture des proies semblant dépendre principalement de la précision du prédateur. Ce travail suggère une structuration multiéchelle des potentiels effets du changement climatique sur la biodiversité aquatique alpine. / Using empirical and experimental approaches, we assessed the effects of three components of climate change on alpine aquatic diversity: glacier’ influence, elevation, and temperature. We found that: 1) intermediate levels of glacial influence on peatland’s catchment resulted in a high environmental heterogeneity and high local zooplankton diversity. Thirteen percent of the total regional aquatic diversity was restricted to peatlands with a high percentage of glacial influence. This diversity might be lost in a context of glacial retreat and a future increasing warming. 2) environmental and spatial filters contributed significantly to the zooplankton community structure at higher spatial scales and the important role of the environmental filter at small spatial scale, likely influenced by disturbance events (e.g. droughts and floods) 3) water temperature did not influence on the prey-predation interaction between Anax imperator and Daphnia magna, and the predator’s capture probability mainly depended on the precision of the predator in capturing the prey. This work suggests that there is a multi-scale structure of the potential effects of climate change on alpine aquatic diversity.

La végétation herbacée est un bon indicateur des conditions environnementales, et elle a pour cela été utilisée pour la mise en évidence des changements environnementaux causés par les actions humaines, tels qu'eutrophisation, dépôts atmosphériques acides, changements de l’usage des sols ou de la pression d'herbivorie. Depuis peu, on s’intéresse à la réponse de la végétation aux changements climatiques. Le choix des zones d'étude se porte naturellement sur la montagne, où le gradient thermique induit par le relief y est fort (-0,56°C pour 100 mètres d'altitude), et où l'urbanisation et la pression agricole sont moindres par rapport aux zones de plaine, favorisant ainsi une réponse migratoire des espèces précoce et non biaisée. Afin de s'affranchir des effets potentiels des changements d'usage du sol, une partie de cette thèse est consacrée aux milieux forestiers dans lesquels l'effet du pastoralisme est réduit. Par ailleurs, une méthode basée sur la modélisation des changements de la réponse de la végétation au gradient d'altitude est développée, permettant ainsi d'étendre l'utilisation de données anciennes à des séries de relevés non géolocalisés. En s'appuyant sur cette méthode, deux caractéristiques de la végétation ont été analysées : la position de l'optimum d'espèces prises individuellement d'une part, et les changements de la valeur indicatrice des communautés végétales d'autre part. Par ailleurs, on a étudié les déplacements à long terme de la limite inférieure des espèces, pour tester la réponse des espèces en limite inférieure de leur distribution. Enfin, on a étudié l'évolution de la flore d'une zone très localisée, protégée par une large barrière physique constituée de deux glaciers permettant de s'affranchir des effets potentiels d'autres perturbations anthropiques concomitantes. Chacun des cas étudiés montre une remontée des espèces en altitude. Cependant, d'autres phénomènes expliquant la réponse de la végétation sont clairement mis en cause : fermeture et maturation du couvert forestier, eutrophisation importante, probable fragmentation de l'habitat ou dispersion par les randonneurs. Ces perturbations anthropiques directes jouent à des échelles de temps et d'espace comparables à l'effet anthropique indirect du changement climatique. Il est donc primordial de les prendre en compte dans les changements de végétation observés, avant de conclure à un effet du réchauffement climatique seul / Herbaceous vegetation is a good bio-indicator of environmental conditions, and was often used to detect and to put in evidence environmental changes caused by anthropogenic activities, like eutrophication, acid atmospheric deposit, land-use change and herbivory pressure. More recently, the interest had focused on the response of vegetation to climatic change. Mountains were naturally chosen as study areas, since the thermal gradient induced by the relief is strong (-0.56°C for 100m a.s.l.) and urbanisation and agricultural pressure are weaker than in lowlands, thus promoting early and unbiased migratory response of species. To free oneself from potential effects of land use change, a part of this PhD is devoted to mountain forest habitat, where pastoralism effects are reduced. Moreover, a method is developed, based on the modelling of changes in vegetation response to elevation gradient, allowing extending the use of historical data to non-geolocalized dataset. With this method, two characteristics of vegetation were analysed: the optimum position of individual species on the one hand, and changes in the indicator value of plant communities on the other. Furthermore, the long-term shift of species’ lower limit is studied, to test the species response at their lower limit. The last part focuses on changes in the flora of a really localised area, protected by a broad physical barrier formed by two glaciers, allowing to free from potential effects of other parallel anthropogenic disturbances. Every studied case shows a shift of species toward higher elevations. However, other phenomena explaining vegetation response became also evident in our study: forest closure and maturation, important eutrophication, probable habitat fragmentation and dispersal by hikers. Those direct anthropogenic disturbances play a role comparable in space and time to the indirect anthropogenic impact of climate change. Thus, it is essential to consider them in the observation of vegetation changes, before assigning the effects to climate warming only

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luciano Melo Coutinho.pdf: 3367778 bytes, checksum: 40800cad5c76869e0227b5f438c91f96 (MD5) Previous issue date: 2010-09-08 / A watershed is the primary unit of water resource management, because their behavior affects the hydrological occurrence and magnitude of water erosion. Hydrologic simulation models, which allow to estimate the hydrology and water erosion, consisting of important management tool to minimize environmental degradation in these units. The Permanent Preservation Areas (PPA) are defined for protection of natural resources by density of vegetation. The aim of the present work was undertaken, in Silver Basin (Castelo ES) studies relief (guided by different sources of elevation data and interpolation procedures) and quantification of the annual erosion (under different scenarios of land use). This end, we worked in an environment of Geographic Information Systems, data relief (topographic maps and radar images) and land use (aerial photography), which allowed the manipulation of data and generation of factors of interest on the proposed procedures, and: a) evaluate the delimitation of the Silver Bowl from different digital elevation models; b) classify the forms of natural cover and use and land cover; c) delimit the areas considered as PPA; d) apply Universal Soil Loss Equation (USLE) the scenarios of land use and occupancy with respect to PPA. The delineation manual, generated by the topographical map of Castelo-ES and interpolation by interpolating isolines Topo to Raster , supported consisted hydrography, respectively, the method delimitation and interpolating the best performance the delimitation of basin, therefore, alternatives adopted for subsequent studies. The main physical characteristics of the River Plate basin are drainage area 132.28 Km², average elevation 593m and mean slope 39.77%. Pastures are the main form of land use in the basin, clean pasture (24.01%) and dirty pasture (6.62%), followed by permanent crops (27.26%). The portion corresponding to PPA equivalent to 55.48% of the basin (73.39 km²). The average annual erosion are 85.43 ton/ha/ year actual use of soil and 27.50 ton/ha/ year when adopting PPA, difference of 32.20% / A bacia hidrográfica consiste na principal unidade de gestão de recursos hídricos, pois seu comportamento hidrológico condiciona a ocorrência e magnitude da erosão hídrica. Modelos de simulação hidrológica, que permitem estimar o comportamento hidrológico e a erosão hídrica, consistem em importante ferramenta de gestão para minimizar a degradação ambiental nestas unidades territoriais. As Áreas de Preservação Permanente (APP) são delimitadas para proteção dos recursos naturais pelo adensamento da vegetação. Objetivou-se, no presente trabalho, desenvolver, na bacia da Prata (Castelo-ES), estudos do relevo (pautados em diferentes fontes de dados altimétricos e procedimentos de interpolação) e quantificação da erosão anual (sob diferentes cenários de uso do solo). Para tanto, foram trabalhados, em ambiente de Sistemas de Informação Geográfica, os dados de relevo (carta topográfica e imagens de radar) e de uso do solo (aerofotos), os quais permitiram a manipulação de dados e a geração dos fatores de interesse diante os procedimentos propostos, sendo: a) avaliar a delimitação da bacia da Prata a partir de diferentes modelos digitais de elevação; b) classificar as formas de cobertura natural e de uso e ocupação do solo; c) delimitar as áreas consideradas como APP s; e d) aplicar da Equação Universal de Perdas de Solos (EUPS) nos cenários de ocupação do solo e ocupação com respeito às APP s. A delimitação manual, gerada por intermédio de carta topográfica de Castelo-ES, e a interpolação de isolinhas pelo interpolador Topo to Raster , com suporte de hidrografia consistiram, respectivamente, no método de delimitação e interpolador de melhor desempenho na delimitação da bacia, sendo, portanto, as alternativas adotadas para os estudos subsequentes. As principais características físicas da bacia do rio da Prata são área de drenagem de 132,28 km², altitude média 593m e declividade média 39,77%. As pastagens são a principal forma de uso do solo na bacia, pasto limpo (24,01%) e pasto sujo (6,62%), seguido das culturas permanentes (27,26%). A porção correspondente à APP equivale a 55,48% da bacia (73,39 km²). Os valores médios de erosão anual são de 85,43 ton/ha/ano pelo uso real do solo e de 27,50 ton/ha/ano quando da adoção de APP, diferença de 32,20%

Le fonctionnement hydrologique des petits bassins versants ruraux de quelques km² à régime intermittent est complexe car de nombreux processus affectent le cheminement des eaux de surface. Il en résulte une variabilité de la densité de drainage et de la dynamique de l'écoulement au sein du réseau hydrographique. Cette dynamique de fonctionnement est peu prise en considération du fait des difficultés d'ordres techniques et économiques pour suffisamment observer les mouvements de l'eau à la surface. Or, c'est une information essentielle pour décrire la connectivité hydrologique du bassin qui représente la distribution spatiale et temporelle des surfaces contributives à l'écoulement par leur connexion au réseau de drainage. De telles connaissances seraient utiles pour traiter la question de la séparation entre production et transfert effectuée dans les modèles hydrologiques, avec la perspective de proposer des simulations plus justes physiquement. L'objectif de la thèse est de proposer des approches spatiales pour mieux intégrer la dynamique de fonctionnement du réseau de drainage en lien étroit avec la réponse hydrologique du bassin. Le Mercier (7 km²) est le site expérimental situé en tête du bassin versant de l'Yzeron (142 km²) localisé à l'ouest de l'agglomération lyonnaise. Ce bassin sur socle cristallin est composé essentiellement de surfaces agricoles et de forêts. Son fonctionnement hydrologique est affecté par l'existence de zones humides contributives. Un réseau de routes et de fossés anthropiques s'ajoute aux talwegs naturels. Les méthodes développées relèvent de deux approches : (1) la microtopographie issue d'un MNT LiDAR (Light Detection and Ranging) permet d'identifier et décrire des extensions fonctionnelles du réseau de drainage d'une part au niveau des linéaires artificiels avec un apport minimal de données externes, et d'autre part au niveau des talwegs naturels en distinguant la présence ou l'absence d'un chenal de drainage, signe d'un potentiel d'écoulement concentré. (2) Un dispositif de 18 capteurs limnimétriques est mis en œuvre pour assurer un suivi permanent de la réponse hydrologique par emboitement de stations au sein du réseau hydrographique. Cette observation « multi-locale » permet de mesurer l'évolution de la densité de drainage, d'identifier localement la hiérarchie des facteurs qui affectent la réponse et de distinguer différentes dynamiques de transfert dans le réseau de drainage. Les résultats des approches par la microtopographie et par observations multi-locales aident à identifier des régions du bassin au comportement différent. Ils permettent notamment de mieux comprendre les interrelations entre occupation du sol et processus hydrologiques, voire géomorphologie et processus. Ces résultats valident donc l'intérêt du capteur LiDAR et celui d'un dispositif in situ souple et adaptable pour proposer un « pattern de drainage » réaliste en limitant le recours au terrain. Enfin, ce pattern décrivant la tendance d'organisation spatiale des écoulements, est paramétré dans une fonction de transfert géomorphologique calculée sur la base des cheminements fournis par un MNT. L'usage de cet outil constitue une ébauche mais conforte l'idée d'un couplage entre le pattern de drainage et la réponse du bassin versant dans des conditions d'intensité pluvieuse soutenue et d'humidité modérée pour expliquer la réponse rapide du bassin. L'ensemble des résultats justifie donc la mise en avant de la nature transitoire du réseau de drainage pour paramétrer des modèles spatialisés avec la perspective d'améliorer leurs capacités prédictives. / Hydrological functioning of small temporary catchments depends on several processes governing transfer from surface water paths. As a result flow dynamics and drainage density are highly variable in space and time. But this complex dynamic is not enough taken into account because of technical and economical limitations. However, it is essential to describe hydrological connectivity as a spatial and temporal pattern of contributive areas to the drainage network. Get this pattern may facilitate the conceptual distinction between production and transfer functions to improve spatially distributed models. The aim of the study is to develop methods to describe spatial and temporal patterns of the drainage network in relation to catchment hydrological responses. The Mercier headwater catchment (7 km²) is located into the Yzeron catchment near Lyon (France). The land use is principally composed of agricultural plots and forested areas. The hydrographical network consists of natural thalwegs and many roadside ditches and agrarian ditches. Both approaches are developed for this purpose: first, the micro-topography from a LiDAR DEM helps to describe potential flow lengths from drainage network extensions during rainfall events. On the one hand, main artificial ditches are mapped from the DEM with minimal corrections from ancillary data. On the other hand, channelized or unchannelized reaches are located from the DEM into the natural thalwegs. Second, a water level sensor device is set up to record hydrological response from 18 stations located in nested sub-catchments into the hydrological network. These synoptic measurements are used to estimate temporal changes in drainage density, to analyze local hydrological functioning, or to describe flood propagation to the outlet. Results from both approaches lead to the identification of specific behaviors inside the hydrological network controlled by functional thresholds. These patterns help to better understand the relationship between land use and hydrological processes. The results also show the interest of LiDAR DEM and the suitability of adaptable distributed measurements as a substitute to heavy in situ studies for the identification of drainage patterns. Finally, to test the assumption of a gradual drainage network extension during a rainfall event, a simplified drainage pattern is processed into a geomorphological transfer function. This tool is fairly easy to set and is used to initiate an association between local hydrological knowledge and global catchment response. Both approaches lead to conclude that various drainage pattern must be integrated into spatially distributed models according to hydrological conditions, rather than a single hydrological network.

Made available in DSpace on 2016-12-08T16:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sinara.pdf: 7213170 bytes, checksum: 532417886f356ca3ecc311dcfdce19a1 (MD5) Previous issue date: 2011-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Many cities and rural communities are settled in areas with natural dynamics that represent danger to people, such as floods, landslides, high winds, earthquakes, among others. These dangerous phenomena with high magnitude and / or frequency can lead to accidents and even disasters with many losses and damages, including loss of life. The development of many regions and countries could be affected by the occurrence of such disasters, as economic resources are lost when the event occurs, and also spent on reconstruction, which leads to a vicious circle, since the economic resource is spent on emergencies and reconstruction and not on prevention. The best way to minimize the negative impacts of natural disasters is to create methods of prevention. Mapping is an essential tool for planning, management and monitoring areas considered at risk. For case study, it was chosen the sub-basin of the river Ribeirão Sorocaba located in Luis Alves, Santa Catarina, a region that was highly affected by the rains in November 2008. The methodological approach of the research was to automatically extract the Digital Elevation Model (DEM) through IKONOS stereo pair image ans its metadata files. With DEM it was possible to orthorectify the image and evaluate the cartographic quality of both generated products accordingly to the Cartographic Exactness Standard (PEC, in Portuguese). Evaluation showed that the objective of obtaining a scale better than 1:50.000 was achieved. The products can obtain the scale of 1:10.000 in planimetry and 1:25.000 in altimetry, both in class A of PEC / Muitas cidades e comunidades rurais estão assentadas em sítios naturais sujeitos a fenômenos da dinâmica natural que representam risco para a população, como: inundações, deslizamentos, ventos fortes, terremotos, entre outros. A deflagração desses fenômenos perigosos com alta magnitude e/ou frequência pode provocar desde acidentes até catástrofes com muitas perdas e danos, inclusive com perdas de vidas humanas. O desenvolvimento de muitas regiões e países pode ser prejudicado pela ocorrência dessas catástrofes, pois recursos econômicos são perdidos no momento da ocorrência do evento e também gastos na reconstrução, o que leva a um círculo vicioso, uma vez que o recurso econômico é gasto em emergências e reconstrução e não em prevenção. A melhor forma de minimizar os impactos causados pelos desastres naturais é criar métodos de prevenção. Nesse sentido, essa pesquisa divulga a cartografia como instrumento fundamental para o planejamento, gestão e monitoramento das áreas consideradas de risco. Para estudo de caso foi escolhida a sub-bacia do Ribeirão Sorocaba localizada no município de Luís Alves, em Santa Catarina, região esta que foi muito afetada pelas chuvas de novembro de 2008. A metodologia da pesquisa se resume na extração automática do Modelo Digital de Elevação (MDE) por meio do par estereoscópico da imagem IKONOS e dos seus arquivos de Metadados. Com o MDE foi possível ortorretificar a imagem e avaliar a qualidade cartográfica dos dois produtos gerados segundo o Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC). A avaliação mostrou que o objetivo de alcançar uma escala melhor que 1:50.000 foi alcançado. Os produtos podem chegar a escala de 1:10.000 na planimetria e 1:25.000 na altimetria, ambos na classe A do PEC