Les changements climatiques, au niveau de la variabilité du climat, se font ressentir un peu partout à travers le globe que ce soit par le décalage des saisons, une variation des précipitations ou l'augmentation des températures. Certaines régions telles que le delta du Gange-Brahmapoutre-Meghna subissent au quotidien les impacts de ces variations. Quatre grandes perturbations environnementales chamboulent cette dynamique dans cette grande région du delta du GANGE-BRAHMAPOUTRE-MEGHNA : le changement du régime des précipitations, la fonte des glaciers causée par la hausse des températures moyennes annuelles, l'augmentation du niveau marin moyen et les perturbations climatiques extrêmes ponctuelles. Ces perturbations transforment le trait de côte, d'une manière directe ou indirecte. Cette fragilité des berges devient problématique dans un environnement urbain à forte densité. Nos résultats mettent en évidence que, dans un contexte de variabilité climatique changeant et de densité de population croissante, la région du delta du GANGE-BRAHMAPOUTRE-MEGHNA souffre d'une perte de terre viable entraînant des déplacements de populations. Certaines villes ont connu une augmentation de leur population allant au-delà de 1000% sur la période de 1921-2011. L'analyse de photographies aériennes sur la période 2001- 2013 montre un accroissement de l'étendue des zones urbaines, mais aussi du mouvement des berges. Sur une période plus récente, on constate même que de nouveaux quartiers ont été construits dans les zones inondées de 2004.

Entre 1992 et 2007, le climat de la localité côtière de Salluit, situé à l'extrême nord du Québec, s'est réchauffé considérablement. Ces conditions climatiques particulières ont augmenté l'instabilité du mollisol au dégel et ont favorisé les ruptures de mollisol survenues dans la vallée de Salluit à l'été 1998 et 2005. L'objectif principal de ce projet de recherche consiste à préciser, pour la région de Salluit, le contexte climatique qui a prévalu lors des épisodes de ruptures de mollisol documentés. Il existe une bonne corrélation entre l'écart interannuel de l'indice de dégel et l'occurrence des ruptures de mollisol. Toutefois, malgré l'augmentation interannuelle de l'indice de dégel qui entraîne un accroissement de l'épaisseur du mollisol, une rupture de mollisol ne se produit pas toujours. En effet, l'occurrence et la localisation du phénomène dépendent non seulement des conditions climatiques passées et actuelles, mais aussi de facteurs de préconditionnement et environnementaux locaux qui prédisposent certains versants

Les caractéristiques physiques d’un site de nidification peuvent influencer la probabilité qu’il soit utilisé et l’issue des tentatives de nidification. La buse pattue (Buteo lagopus) construit un imposant nid, qui peut être réutilisé plusieurs années, en bordure des falaises et des versants en Arctique. Ces habitats escarpés sont perturbés par des mouvements de masse pouvant entraîner la destruction de sites critiques pour la reproduction des buses. Nous avons d’abord examiné l’effet de plusieurs variables environnementales et de la réutilisation d’un nid sur la reproduction de la buse pattue. Ensuite, nous avons évalué la vulnérabilité des nids aux mouvements de masse et identifié les facteurs environnementaux associés à la persistance des nids. L’étude s’est déroulée à l’île Bylot (Nunavut) de 2007 à 2015. La probabilité qu’un nid soit utilisé par un couple augmentait avec la distance du nid actif le plus proche, la présence d’un surplomb au-dessus du nid et la densité des lemmings. Les nids accessibles aux renards et orientés vers le nord étaient associés à un moins bon succès reproducteur. Celui-ci était aussi positivement relié à la densité estivale de lemmings et négativement relié aux précipitations. Nos résultats suggèrent que les caractéristiques physiques du site de nidification offrant un microclimat favorable et une protection contre les prédateurs reflètent des sites de haute qualité. Le succès reproducteur était similaire entre les nouveaux nids et ceux préexistants, suggérant que la construction d’un nid n’entraîne pas de coût sur la reproduction à court terme. Parmi les 82 nids connus, près du tiers ont été détruits par des mouvements de masse et parmi ceux encore intacts, la majorité sont à risque modéré et haut de l’être. La probabilité de destruction était élevée pour les nids construits sur des sédiments non consolidés et positivement associée aux fortes précipitations. La hausse anticipée des précipitations due aux changements climatiques est susceptible d’augmenter la vulnérabilité des nids aux mouvements de masse ce qui pourrait ultimement réduire la disponibilité de sites appropriés pour la reproduction de ce rapace. / The physical characteristics of a nest site are thought to influence both its use by birds and the outcome of breeding attempts. The rough-legged hawk (Buteo lagopus) built a massive nest, which can be reused several years, along cliffs and slopes in the Arctic. These steep habitats are exposed to mass movements which may result in the destruction of critical sites for hawks. We examined the relationships between several environmental variables, patterns of nest reuse and reproductive output in rough-legged hawks. We also assessed nest vulnerability to mass movements and identified environmental factors associated with the persistence of nesting structures. The study was conducted on Bylot Island (Nunavut) from 2007 to 2015. Nest use probability increased with the nearest distance to breeding conspecific, with lemming density and for sheltered nest. Hawk nests inaccessible to foxes and facing away from the north were associated with a high reproductive success. Reproductive success was also positively related to summer lemming density and negatively related to rainfall. Our results suggest that nest site physical characteristics offering a favorable microclimate and protection from weather and predators provide the highest-quality site. Hawks that bred in a newly-built nest had similar success compared to those that used pre-existing nests, suggesting that building a new nest entailed no short term reproductive costs. Among 82 known nests, nearly a third were destroyed during the study and among those still intact, more than half are exposed to a moderate to high risk of being destroyed. The probability of nest destruction was high for nests built on unconsolidated sediments and positively associated with heavy rainfall. The anticipated increase in precipitation due to climate change is likely to increase the exposure of nest to mass movements which could ultimately reduce the availability of suitable sites for the reproduction of this raptor.

Les populations d'herbivores, particulièrement celles soustraites à l'influence de prédateurs, peuvent atteindre des densités élevées et subir des variations fortes et souvent imprévisibles de leurs effectifs, compromettant l'intégrité de leurs habitats et rendant leur gestion difficile. Les problématiques de surabondance d'ongulés sont répandues dans plusieurs régions du monde, notamment à l'île d'Anticosti (Québec, Canada), où le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus) a été introduit. En utilisant des données transversales sur la structure d'âge, la reproduction et la condition corporelle, ma thèse tente de comprendre comment les facteurs environnementaux induisent des variations intergénérationnelles, annuelles et spatiales dans la démographie de la population de cerfs à l'île d'Anticosti. Je teste également si une intensification expérimentale de la chasse aux cerfs sans bois permet de réduire les densités de cerfs et favorise la croissance de la végétation. Mes résultats révèlent que 25 ans de broutement chronique ont entraîné une diminution de la masse corporelle des cerfs et de la production de jumeaux, alors que le taux de fertilité des femelles est demeuré constant. Des analyses de séries temporelles avec des indices de densité n'ont pas identifié d'effets dépendant de la densité. Pourtant, les taux de survie et de reproduction lors des 20 dernières années étaient faibles les années à haute densité, lors des printemps secs où la productivité végétale était faible, ainsi que lors d'automnes neigeux. L'automne s'est révélé crucial pour l'accumulation de réserves corporelles, mais la condition corporelle était par contre compromise par la densité, les habitats faibles en herbacées et l'effort reproducteur. La conception des femelles était pour sa part affectée par les automnes neigeux et par la densité pour les jeunes primipares, mais ce sont les habitats ouverts et les hivers doux qui favorisaient le succès au sevrage. La chasse aux cerfs sans bois n'a pas permis de diminuer les densités de cerfs. Ma thèse illustre comment la gestion de la surabondance des populations d'herbivores est complexe étant donné la prédominance de mécanismes dépendants de la densité, mais également du rôle des facteurs stochastiques durant chaque saison. Cette étude, effectuée chez une population à haute densité et au Nord de son aire de répartition, démontre comment la plasticité phénotypique individuelle permet à la population de se maintenir en dépit de conditions environnementales rigoureuses.

Human activities have contributed to the increase in atmospheric greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2). This anthropogenic gas emission has led to a rise in the average Earth temperature. Moreover, the ocean constitutes the major sink for anthropogenic CO2 and its dissolution in surface waters has already resulted in an increase of seawater acidity since the beginning of the industrial revolution. This is commonly called ocean acidification. The increase in water temperature could induce modifications of the physical and chemical characteristics of the ocean. Also, the structure and the functioning of marine ecosystems may be altered as a result of ocean acidification. <p>Phytoplankton productivity is one of the primary controls in regulating our climate, for instance via impact on atmospheric CO2 levels. Coccolithophores, of which Emiliania huxleyi is the most abundant species, are considered to be the most important pelagic calcifying organisms on Earth. Coccolithophores are characterized by calcium carbonate platelets (coccoliths) covering the exterior of the cells. They form massive blooms in temperate and sub-polar oceans and in particular along continental margin and in shelf seas. The intrinsic coupling of organic matter production and calcification in coccolithophores underlines their biogeochemical importance in the marine carbon cycle. Both processes are susceptible to change with ocean acidification and warming. Coccolithophores are further known to produce transparent exopolymer particles (TEP) that promote particle aggregation and related processes such as marine snow formation and sinking. Thus, the impact of ocean warming and acidification on coccolithophores needs to be studied and this can be carried out through a transdisciplinary approach.<p>The first part of this thesis consisted of laboratory experiments on E. huxleyi under controlled conditions. The aim was to estimate the effect of increasing water temperature and acidity on E. huxleyi and especially on the calcification. Cultures were conducted at different partial pressures of CO2 (pCO2); the values considered were 180, 380 and 750 ppm corresponding to past, present and future (year 2100) atmospheric pCO2. These experiments were conducted at 13°C and 18°C. The cellular calcite concentration decreases with increasing pCO2. In addition, it decreases by 34 % at 380 ppm and by 7 % at 750 ppm with an increase in temperature of 5°C. Changes in calcite production at future pCO2 values are reflected in deteriorated coccolith morphology, while temperature does not affect coccolith morphology. Our findings suggest that the sole future increase of pCO2 may have a larger negative impact on calcification than its interacting effect with temperature or the increase in temperature alone. The evolution of culture experiments allows a better comprehension of the development of a bloom in natural environments. Indeed, in order to predict the future evolution of calcifying organisms, it is required to better understand the present-day biogeochemistry and ecology of pelagic calcifying communities under field conditions.<p>The second part of this dissertation was dedicated to results obtained during field investigations in the northern Bay of Biscay, where frequent and recurrent coccolithophorid blooms were observed. Cruises, assisted by remote sensing, were carried out along the continental margin in 2006 (29 May – 10 June), 2007 (7 May – 24 May) and 2008 (5 May – 23 May). Relevant biogeochemical parameters were measured in the water column (temperature, salinity, dissolved oxygen, Chlorophyll-a and nutrient concentrations) in order to determine the status of the bloom at the time of the different campaigns. Calcification has been shown to be extremely important in the study area. In addition, TEP production was significant at some stations, suggesting that the northern Bay of Biscay could constitute an area of important carbon export. Mortality factors for coccolithophores were studied and the first results of lysis rates measured in this region were presented. <p>Results obtained during culture experiments and comparison with data reported in the literature help to better understand and to predict the future of coccolithophores in a context of climate change. Data obtained during either culture experiments or field investigations allowed a better understanding of the TEP dynamics. Finally, the high lysis rates obtained demonstrate the importance of this process in bloom decline. Nevertheless, it is clear that we only begin to understand the effects of global change on marine biogeochemistry, carbon cycling and potential feedbacks on increasing atmospheric CO2. Thus, further research with a combination of laboratory experiments, field measurements and modelling are encouraged.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Coccolithophores are unicellular microscopic algae (Haptophyta) surrounded by calcium carbonate plates that are produced during their life cycle. These species, whose contemporary contributor is Emiliania huxleyi, are mainly found in the sub-polar and temperate oceans, where they produce huge blooms visible from space. Coccolithophores are sensitive to ocean acidification that results from the ongoing accumulation of anthropogenic carbon dioxide (CO2) in the atmosphere. The response of these organisms to global change appears to be related to the reduction of their ability to produce calcium carbonate at the cellular level. At the community levels, one anticipates changes in the carbon fluxes associated to their blooms as calcification is reduced. However, the consequences of such environmental changes on this species are speculative and require improvements in the description of the mechanisms controlling the organic and inorganic carbon production and export.<p><p>The first aspect of this work was to study the response of these organisms to artificially modified CO2 concentrations representative of the conditions occurring in the past (glacial) and those expected by the end of the century (2100). Two different levels were examined: the continuous monospecific cultures (chemostats) allowed us to work at the cellular level while the mesocosms gave light to the mechanisms taking place in an isolated fraction of the natural community. The second aspect of this work consisted of field studies carried out during four cruises (2002, 2003, 2004 and 2006) in the northern Bay of Biscay, where the occurrence of E. huxleyi blooms were observed in late spring and early summer. We describe the vertical profiles of biogeochemical variables (nutrients, chlorophyll-a, dissolved inorganic chemistry, particulate carbon, transparent exopolymer particles (TEP)) and study processes such as primary production, calcification and bacterial production. The properties of these blooms are compared with those reported in the literature and enriched with original measurements such as the abundance and concentration of TEP that could play an important role in carbon export to the deep ocean, modifying the properties of the settling ballasted aggregates.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO2) ont augmenté depuis la révolution industrielle, entraînant des modifications dans les teneurs atmosphériques en CO2 et un accroissement de la pression partielle de CO2 (pCO2) océanique. L’absorption du CO2 par les océans a entraîné une baisse du pH des eaux de surface, correspondant à une augmentation de l’acidité d’environ 30 % par rapport aux valeurs préindustrielles. D’autre part, l’accumulation de CO2 anthropique dans l'atmosphère a également induit un réchauffement des eaux de surface depuis le milieu du 20e siècle. Le devenir des communautés planctoniques face à ces altérations actuelles et futures de leur environnement demeure incertain. On ignore également comment l’acidification et le réchauffement affecteront la production du diméthylsulfure (DMS), un gaz sulfuré d’origine planctonique impliqué dans la régulation du climat. Le but de cette thèse est de déterminer l’impact d’une augmentation de la pCO2 sur le développement des floraisons phytoplanctoniques de l'estuaire maritime du Saint-Laurent (EMSL) et la production de DMS, ainsi que d’évaluer dans quelle mesure le réchauffement des eaux de surface modulera l’effet de l’acidification. Deux grandes expériences ont été menées au cours de la thèse. Une première expérience en microcosmes (~20 L) a été conduite à l’été 2013 afin d’étudier les effets de la pCO2 sur la floraison printanière des diatomées dans L’EMSL, en portant une attention particulière aux processus microbiens régissant la production de DMS. Une seconde expérience de type multifactorielle en mésocosmes (~2600 L) a été conduite à l’automne 2014 afin de déterminer l’impact combiné de l’augmentation de la pCO2 et du réchauffement sur le développement de la floraison automnale de l’EMSL et la production du DMS. Les résultats de l’expérience en microcosmes montrent que les communautés phytoplanctoniques responsables de la floraison printanière dans l’EMSL sont résistantes à des augmentations de la pCO2 supérieures aux valeurs attendues pour 2100. Cette résistance reflète vraisemblablement leur adaptation au milieu estuarien, environnement connu pour ses variations de pCO2 importantes et rapides. Cette première expérience a également mis en évidence une diminution de 15 et de 40 % des concentrations moyennes de DMS chez les communautés respectivement soumises à des pCO2 de 1850 μatm et 2700 μatm par rapport au contrôle (~775 μatm). Des incubations menées en parallèle ont permis de montrer, au moyen de 35S-DMSPd, que l’effet négatif de l’acidification sur le DMS résultait en grande partie d’une diminution de l’efficacité de conversion du DMSP en DMS par les bactéries. La deuxième expérience a également mis en évidence une forte résistance de la diatomée Skeletonema costatum à une large gamme de pH (~8.0–7.2) et de pCO2 (~90–3000 μatm). Lors de cette étude, un réchauffement des eaux de 5 °C a accéléré le développement et le déclin de la floraison, mais n’a pas eu d’effet sur la production primaire intégrée pendant l’expérience. À l’instar de l’expérience en microcosmes, l’augmentation de la pCO2 a provoqué une diminution des concentrations moyennes de DMS de ~66 % dans les mésocosmes les plus acidifiés par rapport aux traitements les moins acidifiés à température in situ (10 °C). L’effet négatif d’une augmentation de la pCO2 sur la production nette de DMS pourrait cependant être annulé par le réchauffement des eaux de surface. En effet, mes résultats révèlent que la production nette de DMS était plus élevée à 15 °C par rapport à 10 °C et ce à toutes les pCO2 testées. Ces résultats inédits suggèrent que le réchauffement attendu des eaux de surface pourrait contrer en partie l’effet négatif de l’acidification sur la production nette de DMS dans l’EMSL et possiblement dans l’océan mondial. / Anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions have increased since the industrial revolution, leading to modifications in atmospheric CO2 content and an increase in oceanic CO2 partial pressures (pCO2). The uptake of CO2 by the oceans has resulted in a lowering of surface water pH, corresponding to an increase in the acidity of the oceans by ~30 % compared with pre-industrial times. Furthermore, climate change resulting from the accumulation of anthropogenic CO2 in the atmosphere is responsible for the observed warming of sea surface temperatures since the mid 20th century. The fate of planktonic communities in the face of these changes in the marine environment over the next century remains uncertain. Even less understood are the possible interactions of acidification and warming on the production of dimethylsulfide (DMS), a sulfur-containing gas produced by planktonic communities and involved in climate regulation. The aim of this thesis is to determine the impact of heightened pCO2 on the development of the phytoplanktonic blooms in the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), and their production of DMS, as well as to evaluate how concomitant warming could modulate the effects of acidification. Two intricate experiments were carried out during this study. First, a microcosm experiment (~20 L) was conducted in the summer of 2013 to assess the effects of pCO2 on the development of the LSLE spring diatom bloom, paying special attention to the microbial processes governing the production of DMS. Second, a multifactorial mesocosm experiment (~2600 L) was carried out in the fall of 2014 to investigate the combined effects of pCO2 and temperature on the development of the fall bloom in the LSLE and the production of DMS. Results from our microcosm experiment show that the blooming phytoplankton community of the LSLE during spring is resistant to pCO2 increases superior to the expected values for 2100. This resistance likely reflects its adaptation to the estuarine setting, an environment known for rapid and intense fluctuations of pCO2. This first experiment has also highlighted a reduction of the average concentrations of DMS by 15 and 40 % in planktonic assemblages respectively subjected to pCO2 of ~1850 μatm and ~2700 μatm compared to the control (~775 μatm). Parallel incubations have shown, using 35S-DMSPd, that the negative effect of acidification on DMS mostly stemmed from a decrease in the conversion efficiency of DMSP to DMS by bacteria. The second experiment has also highlighted a strong resistance of the diatom Skeletonema costatum to a wide range of pH (~8.0–7.2), and corresponding pCO2 (~90–3000 μatm). In this study, a warming of 5 °C accelerated the development and decline of the bloom, but did not affect the integrated primary production over the duration of the experiment. As in the first experiment, heightened pCO2 resulted in a decrease of average concentrations of DMS of ~66 % in the most acidified mesocosms compared to the least acidified mesocosms at in situ temperature (10 °C). However, the negative effect of an increase in pCO2 on the net production of DMS could be mitigated by a warming of surface waters. Indeed, my results reveal that the net production of DMS was higher at 15 °C compared to 10 °C over the whole pCO2 gradient in our mesocosm study. These novel results suggest that warming of surface waters could mitigate, at least partly, the negative effect of acidification on DMS net production in the LSLE and perhaps in the world’s oceans.

Ce mémoire documente l’utilisation d’outils du Web 2.0 (site Web, médias sociaux, crowdsourcing) dans un processus d’aménagement collaboratif hybride afin de tester et d’évaluer des approches alternatives pour impliquer des participants, citoyens et experts dans la conception de scénarios d’adaptation aux changements climatiques à l’échelle locale. Menée à l’été 2013 dans le cadre du projet Changements climatiques et transformation urbaine, l’étude a permis de tester différentes stratégies d’utilisation de la plateforme de crowdsourcing Crowdbrite alliant collaboration en ligne et concertation face à face. Un constat clair en ressort : les approches collaboratives en ligne offrent plusieurs potentiels pour augmenter les capacités des orchestrateurs et des participants lors de certaines phases du processus d’aménagement collaboratif (mobilisation, information et cueillette de données factuelles). Cependant, la coprésence entre les acteurs demeure essentielle pour aborder des enjeux complexes et intangibles, et primordiale pour atteindre des niveaux d’interaction favorisant la collaboration et la concertation entre les participants. Mots-clés : design urbain, aménagement collaboratif, participation citoyenne, crowdsourcing, Web 2.0. / This master’s thesis presents an engagement strategy using mixed media (Web site, social media, crowdsourcing) in a collaborative planning process taking place in summer 2013 as part of the research-action project Changements climatiques et transformations urbaines. Using the crowdsourcing platform Crowdbrite, the case study tested and compared different engagement strategies (Web collaboration and face-to-face consensus building) to involve citizens and experts in a hybrid collaborative planning process and evaluated its potentials and limits according to the concept of usability. One clear outcome emerged from this experience: collaborative Web strategies hold much potential to increase both orchestrators’ and participants’ capacities when applied to phases of the process like mobilisation, information and data collection. However, the simultaneous presence of stakeholders remains essential to tackle complex and ‘wicked’ urban problems, and to attain interaction levels that promote collaboration between participants. Key words : urban design, collaborative planning, citizen participation, crowdsourcing, Web 2.0.