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Evaluation de la capacité adaptative des socio-écosystèmes forestiers français face au changement climatique : le cas de la migration assistée / Adaptive capacity assessment of French forest social-ecological systems face to climate change : the case of assisted migrationSansilvestri, Roxane 17 December 2015 (has links)
Dans la problématique du changement climatique, la mise en place de nouvelles stratégies d’adaptation apparaît comme un des grands challenges de nos sociétés actuelles. C’est au début des années 2000, que la communauté scientifique a proposé une option de gestion de la biodiversité afin de limiter les impacts dus à la vitesse du changement climatique, cette option étant connue sous le nom de migration assistée (MA). Cependant, malgré une justification théorique intéressante, l’application de cette pratique a soulevé de nombreuses questions autant éthiques, écologiques, économiques que politiques. Tout au long de cette thèse, je me suis intéressée à la capacité d’adaptation des acteurs face au changement climatique, via la mise en place de nouvelles pratiques de gestion, en s’intéressant tout particulièrement au cas de la MA. Compte tenu du rythme de migration lent des espèces forestières, les forêts représentent un écosystème pertinent pour la mise en place de la MA, et plus spécifiquement pour la France, qui compte plus de 29% de son territoire en surface boisée avec une forte problématique de fragmentation. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés au débat que la MA a suscité et j’ai analysé les blocages qui existent actuellement dans sa conception et sa mise en place. Sur la base d’une analyse comparative entre la France et le Canada, j’ai pu mettre en évidence que les différentes conceptions d’adaptation et de MA entre les acteurs politiques et les scientifiques représentaient des barrières à l’application de programmes de MA. Ainsi, j’ai proposé une nouvelle conception de la MA, avec un volet écosystémique, permettant de limiter les approches économico-centrée de ces programmes. De plus, j’ai démontré que l’action de MA ne s’inscrit pas seulement dans une démarche de précaution mais également de prévention, dénouant ainsi le blocage présent sur la question du « quand doit-on agir ? ». Après une analyse théorique et empirique de la MA et de son contexte, dans la seconde partie, nous nous sommes posés la question de sa réelle application sur le terrain. J’ai donc analysé la capacité des acteurs forestiers locaux à mettre en œuvre des stratégies d’adaptation grâce à une méthode originale d’estimation des capitaux locaux. Malheureusement, cette analyse a montré qu’à l’heure actuelle, les forestiers mettent plus facilement en place des stratégies favorisant la robustesse que des stratégies plus complexes de résilience globale ou de transformabilité, telle que la MA, augmentant ainsi la fragilisation des socio-écosystèmes et risquant des transitions brutales. / In a climate change context, the implementation of adaptive strategies appears as one of the greatest challenges for our societies. At the beginning of the 21st century, the scientific community proposed an adaptation option to limit climate change impacts on biodiversity, the assisted migration (AM). Despite a good theoretical justification, the AM application raises several questions about ecological, economical, ethical and political issues. Along this thesis, I was interested in the adaptive capacity of society actors concerning the changing climate, through the implementation of new practices as AM. Given the slow migration capacity of tree species, forests represent a relevant ecosystem for AM application, especially in France which has more than 29% of its surface as forest areas that are highly fragmented. In the first part of this thesis, I concentrated on the AM debate and I analyzed the actual barriers in its conception and its implementation. On the basis of a comparative analysis between France and Canada, I highlighted that different acceptations of adaptation and AM between policy and scientific actors represent a barrier for the implementation of adaptive strategies, as AM. Hence, I proposed a new concept of AM at the ecosystem scale, allowing limiting the focus on economic issues of AM programs. Moreover, I demonstrated that the AM actions are not constrained in a precautionary approach but could be applied in a prevention context. These results unties the deadlock about the “when to act?” question. After an empirical and theoretical analysis of AM and its context, in the second part of this thesis, I was interested on the real application of AM in the field. Therefore, I evaluated the capacity of forest actors to change their practices in a climate change context, with an original method based on the estimation of local capitals. Sadly, this analysis showed that for the moment, foresters implement more easily strategies for increasing robustness than resilient or transformative strategies, increasing the fragility of socio-ecosystems and risking a violent collapse of them.
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Évaluation des effets de la pression urbaine sur la qualité des sols de la région Île-de-France sous deux types de végétations (pelouses et bois) / Assesment of the urban pressure effects on soil quality in the Paris region under two types of vegetation (lawns and woods)Foti, Ludovic 23 November 2017 (has links)
Dans un monde où plus de la moitié de la population mondiale vit en ville, les espaces verts constituent une composante fondamentale du paysage urbain car ils fournissent de nombreux services environnementaux (e.g. purification de l'air et de l'eau, filtrage du vent et du bruit, atténuation de l’îlot de chaleur urbain), mais également des services sociaux et psychologiques (e.g. développement des liens sociaux, réduction du stress) qui revêtent une importance cruciale pour l'habitabilité des villes modernes et le bien-être des citadins. L’efficacité des services écologiques rendus par les espaces verts en ville dépend de la qualité de leur sol et de leur fonctionnement général, et des conditions abiotiques et biotiques dans lesquelles ils se trouvent. De nombreuses études ont mis en évidence l’impact direct et indirect des activités humaines sur les sols urbains. Les pressions anthropiques qu’ils subissent modifient d’une manière très complexe leurs caractéristiques, et impactent donc leur qualité. La qualité des sols urbains est donc aujourd’hui un enjeu majeur pour la durabilité des villes de demain. Le présent projet de thèse a ainsi cherché à évaluer les effets de la pression urbaine sur les composantes de la qualité des sols d’espaces verts publics de la région Île-de-France à travers l’utilisation d’un gradient de pression urbaine innovant, et selon deux usages de sols (pelouses et bois). Dans un deuxième temps, ce travail de thèse a également cherché à déterminer si la calorimétrie différentielle couplée à l’analyse infra-rouge gazeuse (DSC–EGA) était une méthode adaptée à l’évaluation de la qualité de la matière organique des sols (MOS) urbains, et sur une échelle régionale. Tous les sols sélectionnés dans ce projet de thèse sont classifiés comme Anthrosol... / In a world where more than half of the world's population lives in cities, green spaces are a fundamental component of the urban landscape, providing many environmental services (e.g. air and water purification, wind and noise filtering, urban heat island attenuation), but also social and psychological services (e.g. development of social bonds, stress reduction) which are of crucial importance for the habitability of modern cities and the well-being of urban dwellers. The effectiveness of ecological services provided by green areas in the city depends on the quality of their soils and their general functioning, but also on the abiotic and biotic conditions in which they are located. Numerous studies have highlighted the direct and indirect impact of human activities on urban soils. The anthropogenic pressures they undergo alter their characteristics in a complex way, thus affecting their quality. Urban soil quality is therefore a major challenge for the sustainability of the cities of tomorrow. This thesis project sought to assess the urban pressure effects on the soil quality components of the Paris region public green spaces through the use of an innovative urban pressure gradient, and according to two land-use types (lawns and woods). Secondly, this work also sought to determine whether differential scanning calorimetry coupled with evolved gaz analyzer (DSC–EGA) was a suitable method for assessing the organic matter of urban soils (SOM), and on a regional scale. All soils selected in this thesis project are classified as Anthrosol...
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Analyse des leviers : effets de colinéarité et hiérarchisation des impacts dans les études de marché et sociales / Driver Analysis : consequenses of multicollinearity quantification of relative impact of drivers in market research applications.Wallard, Henri 18 December 2015 (has links)
La colinéarité rend difficile l’utilisation de la régression linéaire pour estimer l’importance des variables dans les études de marché. D’autres approches ont donc été utilisées.Concernant la décomposition de la variance expliquée, une démonstration de l’égalité entre les méthodes lmg-Shapley et celle de Johnson avec deux prédicteurs est proposée. Il a aussi été montré que la méthode de Fabbris est différente des méthodes de Genizi et Johnson et que les CAR scores de deux prédicteurs ne s’égalisent pas lorsque leur corrélation tend vers 1.Une méthode nouvelle, weifila (weighted first last) a été définie et publiée en 2015.L’estimation de l’importance des variables avec les forêts aléatoires a également été analysée et les résultats montrent une bonne prise en compte des non-linéarités.Avec les réseaux bayésiens, la multiplicité des solutions et le recours à des restrictions et choix d’expert militent pour utilisation prudente même si les outils disponibles permettent une aide dans le choix des modèles.Le recours à weifila ou aux forêts aléatoires est recommandé plutôt que lmg-Shapley sans négliger les approches structurelles et les modèles conceptuels.Mots clés :régression, décomposition de la variance, importance, valeur de Shapley, forêts aléatoires, réseaux bayésiens. / AbstractLinear regression is used in Market Research but faces difficulties due to multicollinearity. Other methods have been considered.A demonstration of the equality between lmg-Shapley and and Johnson methods for Variance Decomposition has been proposed. Also this research has shown that the decomposition proposed by Fabbris is not identical to those proposed by Genizi and Johnson, and that the CAR scores of two predictors do not equalize when their correlation tends towards 1. A new method, weifila (weighted first last) has been proposed and published in 2015.Also we have shown that permutation importance using Random Forest enables to take into account non linear relationships and deserves broader usage in Marketing Research.Regarding Bayesian Networks, there are multiple solutions available and expert driven restrictions and decisions support the recommendation to be careful in their usage and presentation, even if they allow to explore possible structures and make simulations.In the end, weifila or random forests are recommended instead of lmg-Shapley knowing that the benefit of structural and conceptual models should not be underestimated.Keywords :Linear regression, Variable Importance, Shapley Value, Random Forests, Bayesian Networks
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Méthodes Non-Paramétriques de Post-Traitement des Prévisions d'Ensemble / Non-parametric Methods of post-processing for Ensemble ForecastingTaillardat, Maxime 11 December 2017 (has links)
En prévision numérique du temps, les modèles de prévision d'ensemble sont devenus un outil incontournable pour quantifier l'incertitude des prévisions et fournir des prévisions probabilistes. Malheureusement, ces modèles ne sont pas parfaits et une correction simultanée de leur biais et de leur dispersion est nécessaire.Cette thèse présente de nouvelles méthodes de post-traitement statistique des prévisions d'ensemble. Celles-ci ont pour particularité d'être basées sur les forêts aléatoires.Contrairement à la plupart des techniques usuelles, ces méthodes non-paramétriques permettent de prendre en compte la dynamique non-linéaire de l'atmosphère.Elles permettent aussi d'ajouter des covariables (autres variables météorologiques, variables temporelles, géographiques...) facilement et sélectionnent elles-mêmes les prédicteurs les plus utiles dans la régression. De plus, nous ne faisons aucune hypothèse sur la distribution de la variable à traiter. Cette nouvelle approche surpasse les méthodes existantes pour des variables telles que la température et la vitesse du vent.Pour des variables reconnues comme difficiles à calibrer, telles que les précipitations sexti-horaires, des versions hybrides de nos techniques ont été créées. Nous montrons que ces versions hybrides (ainsi que nos versions originales) sont meilleures que les méthodes existantes. Elles amènent notamment une véritable valeur ajoutée pour les pluies extrêmes.La dernière partie de cette thèse concerne l'évaluation des prévisions d'ensemble pour les événements extrêmes. Nous avons montré quelques propriétés concernant le Continuous Ranked Probability Score (CRPS) pour les valeurs extrêmes. Nous avons aussi défini une nouvelle mesure combinant le CRPS et la théorie des valeurs extrêmes, dont nous examinons la cohérence sur une simulation ainsi que dans un cadre opérationnel.Les résultats de ce travail sont destinés à être insérés au sein de la chaîne de prévision et de vérification à Météo-France. / In numerical weather prediction, ensemble forecasts systems have become an essential tool to quantifyforecast uncertainty and to provide probabilistic forecasts. Unfortunately, these models are not perfect and a simultaneouscorrection of their bias and their dispersion is needed.This thesis presents new statistical post-processing methods for ensemble forecasting. These are based onrandom forests algorithms, which are non-parametric.Contrary to state of the art procedures, random forests can take into account non-linear features of atmospheric states. They easily allowthe addition of covariables (such as other weather variables, seasonal or geographic predictors) by a self-selection of the mostuseful predictors for the regression. Moreover, we do not make assumptions on the distribution of the variable of interest. This new approachoutperforms the existing methods for variables such as surface temperature and wind speed.For variables well-known to be tricky to calibrate, such as six-hours accumulated rainfall, hybrid versions of our techniqueshave been created. We show that these versions (and our original methods) are better than existing ones. Especially, they provideadded value for extreme precipitations.The last part of this thesis deals with the verification of ensemble forecasts for extreme events. We have shown several properties ofthe Continuous Ranked Probability Score (CRPS) for extreme values. We have also defined a new index combining the CRPS and the extremevalue theory, whose consistency is investigated on both simulations and real cases.The contributions of this work are intended to be inserted into the forecasting and verification chain at Météo-France.
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Administrer les forêts du roi au Moyen Âge : le negocium forestarum en Normandie capétienne (1204-1328)Lake-Giguère, Danny 02 1900 (has links)
Thèse en cotutelle avec l'Université de Rouen / En 1346, Philippe VI de Valois promulgua l’ordonnance de Brunoy. Ce long document visait à réorganiser l’administration forestière du royaume afin de tirer des forêts un meilleur profit et d’en assurer une gestion durable et rationnelle. Pendant longtemps, les historiens y ont vu la première expression d’une politique forestière de la part des souverains français, les véritables fondements de la foresterie française. En réalité, les politiques de Philippe VI sont tributaires de près d’un siècle et demi de règlementations progressivement développées sous les derniers Capétiens directs. C’est à partir du règne de Philippe Auguste, et plus spécifiquement avec la conquête de la Normandie en 1204, que les souverains français s’intéressèrent de plus près aux ressources forestières de leur domaine. Dès le début du XIIIe siècle, les riches forêts royales de Normandie furent administrées selon un régime toujours plus strict visant à limiter l’accès aux usagers et à garantir un rendement fiscal optimal. La forêt servait alors un rôle complexe. Outre son apport fiscal, elle jouait un rôle essentiel dans l’économie rurale, tout en constituant un espace sur lequel s’exerçait la justice, le pouvoir et la générosité des princes médiévaux. L’étude des sources administratives du long XIIIe siècle, s’étendant du règne de Philippe Auguste à celui de Charles IV, permet de brosser un portrait plus complet de la formation d’une première politique forestière française. Celle-ci s’articule autour de la création d’une administration dirigée par un corps d’officiers spécialisés, les maîtres des Eaux et Forêts, et de l’élaboration d’un corpus de règlementations visant, sous l’auspice d’une politique du « bien commun », à maintenir un équilibre entre conservation, utilisation et exploitation. Loin d’être le lieu de solitude dépeint dans la littérature médiévale, la forêt normande, siège des tractations entre l’ancienne coutume et le droit royal naissant, était plutôt un espace borné, délimité et rationalisé selon cet ensemble de règlementations et de limitations, et constituait un lieu de contact, voire de conflit, entre les usagers et le pouvoir royal. / In 1346, Philip VI of Valois enacted the Ordinance of Brunoy. This lengthy document aimed at reorganizing the kingdom’s forest administration in order to ensure that royal forests remained sufficiently profitables and adequately managed. For most of the past century, historians have believed the Ordinance of Brunoy to be the first true expression of the forest policies of the French crown. In reality, Philip VI benefited from a wealth of regulations already in place which had been developped by his predecessors since the beginning of the XIIIth century. It can be argued that the reign of Philip Augustus, and especially his conquest of Normandy in 1204, truly marks the inception of the first forest policies by the French royal government. From that time on, royal forests in Normandy were managed according to a set of strict regulations aiming at limiting usage rights and guaranteeing a steady contribution to the kingdom’s finances. Forests during the Middle Ages served multiple purposes : beside their input in royal finances, they were vital to rural economy, and formed a space over which medieval princes exercised their justice, authority, power and generosity. The study of administrative sources from XIIIth and XIVth Normandy gives a better understanding of the development of these early policies, which revolved around the creation of a new administration headed by the masters of « Eaux et Forêts » and the formulation, under the auspices of common good, of a set of rules and regulations aiming at maintaining a balance between conservation, exploitation and usages. In truth, the forests of medieval Normandy were far from the archetypal woodlands of medieval litterature : they appear as a well delimited and rationalized space, managed and monitered by the king’s officers, and formed an area of contact and conflict between the royal government and the forests’ users.
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Étude phytosociologique des forêts du tiers inférieur du parc national de la Mauricie, QuébecThibault, Michel 23 February 2022 (has links)
Cette étude a pour but de classifier, décrire et cartographier la végétation des forêts du tiers inférieur du parc national de la Mauricie. Au total, 157 relevés de 0,04 ha ont été effectués le long de 53 transects distribués systématiquement sur un territoire de près de 175 km² . À chaque relevé, une description complète a été faite de la végétation et du sol. La classification qui a suivi, a permis d1identifier 39 groupements dont 8, soit 6 sous-associations et 2 variantes, ont été décrits pour la première fois. La description des groupements porte notamment sur la physionomie, la stratification verticale, la composition floristique, le statut évolutif et le dynamisme, ainsi que sur certains caractères édaphiques. Les relations qui existent entre les principaux groupements stables et certains facteurs du milieu sont décrites sommairement. Enfin, quelques séries physiographiques et évolutives illustrent ces relations et donnent un aperçu de la distribution de la végétation.
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Localisation optimale des aires de coupe et du réseau routier lors de la planification des opérations forestièresRousseau, Denyse. 23 February 2022 (has links)
Ce travail a pour but de présenter une méthode devant faciliter la prise de décisions au niveau de la planification des opérations forestières. Il constitue une approche partielle au développement d'un modèle dynamique d'aménagement forestier, projet mis sur pied par des professeurs de la Faculté de Foresterie et de Géodésie de l'Université Laval en 1973. La méthode de planification proposée tente d'apporter une solution aux problèmes de la localisation des aires de coupe et de l'établissement du réseau routier. Les principaux objectifs poursuivis sont les suivants : - optimisation du réseau routier en fonction de critères économiques, - regroupement des opérations annuelles, - minimisation des fluctuations annuelles relatives au volume récolté, à la superficie traitée et ä la construction de chemin. Les aires de coupe sont localisées de façon à ce que soit respectée la possibilité de coupe déterminée lors de la réalisation du plan d'aménagement. Les diverses contraintes ayant trait à la protection du territoire et à l'aménagement intégré des ressources forestières sont également prises en considération. Voici quelles sont les principales étapes de la méthode proposée : 1) localisation des peuplements pouvant faire l'objet d'intervention pendant la durée du plan d'exploitation et établissement d'un ordre de chaque type de traitement; 2) classification des unités de territoire suivant un ordre de priorité pour la construction de chemins; 3) simulation de réseaux routiers correspondant à diverses distances de débardage; chaque simulation implique les étapes suivantes : - tracé des chemins d'exploitation de façon à desservir les peuplements susceptibles d'être exploités; - choix des aires de traitement annuelles; - tracé définitif des chemins; - définition des classes de qualité de chemin en fonction du volume ligneux transporté; - localisation des jetées et allocation des unités de coupe aux jetées; - calcul des coûts reliés à la construction du réseau routier simulé. La prise de décision finale s'effectue par la comparaison des coûts résultant de chacune des options simulées.
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Dynamique des peuplements de peuplier faux-tremble dans la forêt boréale de l'ouest du QuébecCardona, Lady 20 April 2018 (has links)
Afin de comprendre le processus de transition des peuplements de peuplier faux-tremble établis après feu vers des peuplements dominés par l’épinette noire dans le nord de l’Abitibi, deux approches (chronoséquence et reconstitutions dendrochronologiques) ont été utilisées pour analyser 11 peuplements âgés de 25 à 200 ans. Le peuplier et l’épinette s’établissent immédiatement après feu, mais le peuplier domine rapidement la voûte forestière jusqu’à environ 100-150 ans, après quoi il commence à mourir. Les épinettes déjà établies croissent alors plus rapidement et deviennent dominantes. Les jeunes peuplements (<100 ans) ont une flore de peupleraies et un humus mince alors que les vieux peuplements (>150 ans) ont une flore de pessière et une épaisse couche organique au sol. La transition du peuplier vers l’épinette noire est probablement facilitée par des épidémies d’insectes défoliateurs qui tuent les peupliers et par l’accumulation de matière organique au sol qui empêche l’établissement d’une deuxième cohorte de peuplier.
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Contribution à la durabilité de la gestion de la biomasse solide en République Démocratique du CongoShuku, Nicolas Onemba 30 August 2022 (has links)
Cette étude porte sur la contribution des acteurs de la biomasse solide (BS) à la durabilité de la gestion de celle-ci en République démocratique du Congo (RDC). La problématique s'articule sur la question centrale suivante : la gestion de la biomasse solide peut-elle favoriser la durabilité de cette ressource énergétique en RDC? À cet égard, trois axes majeurs ont été étudiés pour cerner les facteurs susceptibles de compromettre ou de promouvoir la gestion durable de la BS en RDC : • Les facteurs qui agissent sur la filière de la BS concernant les aspects techniques, allant de la production à la carbonisation, au défournement, à la récolte, au transport et enfin à la commercialisation de ladite ressource en RDC; • Les facteurs liés aux aspects règlementaires concernant le cadre juridique appliqué à la BS en RDC; • Les facteurs en lien avec les aspects organisationnels, institutionnels et ceux de la gouvernance forestière en RDC. Les trois objectifs suivants permettent d'analyser la question de la durabilité de gestion de la biomasse solide :1. Réaliser le diagnostic du contexte et de la pratique de l'utilisation de la BS en RDC en vue de ressortir les facteurs qui contribuent aux forces et faiblesses de cette pratique. De ce fait, l'approche d'analyse stratégique « forces, faiblesses, opportunités, menaces » (FFOM ou SWOT en anglais) a aidé à déceler les maillons qui permettent de définir les conditions et les occasions favorisant les trois piliers du développement durable que sont l'environnement, le social et l'économie; 2. Évaluer le degré de durabilité d'utilisation de la BS actuelle. Cela a conduit à faire une analyse des cadres législatifs, règlementaires et normatifs, ainsi que des aspects organisationnels, institutionnels et modernes de la gestion de la BS en RDC. Par conséquent, une esquisse de la gouvernance de la BS en RDC a été proposée pour stimuler l'analyse des instruments qui traitent des questions de cadres juridiques et coutumiers susceptibles d'influencer ces normes; 3. Proposer des éléments d'amélioration du contexte, de la pratique et du respect de la réglementation de l'utilisation de la BS qui favorisent un modèle de la gestion participative de l'utilisation durable de cette énergie. Pour ce faire, l'étude présente les facteurs de la durabilité de la gestion de la bioénergie et leurs interrelations dans le but de mettre sur pied un modèle de gestion participative de la bioénergie permettant de répondre au développement durable de la BS en RDC. Au regard des axes clés énumérés, la nécessité de faire ressortir un modèle de réponses fiables et palpables avec à la clé la gestion et l'utilisation de la BS respectant les principes du développement durable s'avère indispensable en RDC. De ce fait, le modèle de table de concertation des acteurs de la BS en RDC est élaboré. / This thesis focuses on the contribution to the sustainability of the management of solid biomass (SB) in the Democratic Republic of Congo (DRC). This study revolves around the following central question: Can the management of solid biomass promote the sustainability of this energy resource in the DRC? Three major axes were studied to identify the factors likely to compromise or promote the sustainable management of SB in the DRC: • The factors acting on the SB sector focus on the related technical aspects, ranging from production, carbonization, excavation, harvesting, transport and to the marketing of this resource in the DRC; • Factors related to regulatory aspects concerning the legal framework applied to SB in the DRC; • The factors structuring the organizational and institutional aspects and those of forest governance in the DRC. The three following objectives were analyzed to answer the issue of the sustainability of solid biomass management: 1. Carry out the diagnosis of the context and practice of the use of SB in the DRC to highlight the factors that contribute to the strengths and weaknesses of this practice. The SWOT strategic analysis approach was used to identify the links that define the strengths, weaknesses, opportunities and threats for the three pillars of sustainable development that are environmental, social and economic. 2. Assess the level of sustainability of the actual use of SB with a focus on improving the factors of non-sustainability. This led to an analysis of the legislative, regulatory and normative frameworks, as well as the organizational, institutional and modern aspects of BS management in the DRC. An outline of SB governance in the DRC has been proposed to stimulate analysis of instruments addressing issues of legal frameworks and customary that influence these norms. 3. Propose elements for improving the context, practice, and compliance with the regulations for the use of SB that promote a participatory management model for the sustainable use of this energy source. To do this, the factors of the sustainability of bioenergy management and their interrelationships were presented with the aim of setting up a participatory bioenergy management model to respond to the development of SB in DRC. Regarding the key axes listed above, the need to develop and implement a model of reliable and tangible responses, with the management and use of SB thus respecting the principles of sustainable development, is essential in the DRC. As a result, the consultation table model for SB actors in the DRC is elaborated.
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The influence of snow properties on hydrological processes in the boreal forest of eastern CanadaBouchard, Benjamin 07 June 2024 (has links)
La forêt boréale est le deuxième plus grand biome sur Terre, représentant 30 % de la surface forestière mondiale. Au Canada, bien que la forêt boréale couvre 55 % de la superficie du pays, elle contient 80 % des eaux intérieures dont dépendent des millions de personnes. La forêt boréale s'étendant de 45°N à 70°N, l'eau y est stockée en surface sous forme de neige pendant une grande partie de l'année. Ce manteau neigeux saisonnier s'accumule et fond en hiver, sous l'effet des échanges d'énergie et de masse avec l'atmosphère, le sol et la végétation. Comme la structure de la canopée est complexe, les dynamiques d'accumulation et d'ablation du manteau neigeux sont très variables à une fine échelle spatiale. Cela fait en sorte que la structure et les propriétés physiques du manteau neigeux peuvent également présenter une grande variabilité spatiale en milieu boréal. Dans un monde qui se réchauffe rapidement, il est essentiel de mieux comprendre comment les interactions entre la neige et la forêt influencent les propriétés du manteau neigeux et, conséquemment, les processus hydrologiques qui en dépendent. L'objectif de cette thèse est d'évaluer le rôle des propriétés physiques du manteau neigeux sur l'hydrologie nivale dans la forêt boréale de l'est du Canada et ce, dans un contexte d'hivers plus chauds. Cet objectif général est abordé dans les trois principaux chapitres de la thèse. Dans le premier chapitre, nous montrons que le manteau neigeux sous la canopée a une structure et des propriétés physiques différentes de ce que l'on retrouve dans les trouées forestières. Grâce à une campagne de terrain intensive d'octobre 2018 à juin 2019 à la Forêt Montmorency (47,29°N; 71,17°O), nous constatons que ces différences sont principalement dues à un manteau neigeux moins épais et un gradient de température vertical plus important sous la canopée. Il en résulte de plus gros grains facettés et un manteau neigeux perméable. En revanche, le manteau neigeux dans les trouées, plus épais et exposé à un gradient de température plus faible, est composé de grains fins et arrondis et présente une perméabilité plus faible. Cela, combiné à des couches de glace continues, implique que le manteau neigeux des trouées ralentirait l'écoulement de l'eau vers le bas par rapport au manteau neigeux sous les arbres. Les résultats du premier chapitre mettent la table pour la deuxième partie de la thèse où nous étudions comment un hiver chaud avec une faible précipitation solide affecte les propriétés physiques du manteau neigeux, le gel dans le sol et la dynamique de la fonte de la neige en forêt boréale. Cette analyse est réalisée grâce à deux campagnes de mesures supportées par des simulations avec le modèle SNOWPACK au cours d'hivers présentant des conditions météorologiques contrastées à la Forêt Montmorency. Le premier hiver à l'étude (W20-21) a été exceptionnellement chaud avec de faibles chutes de neige, alors que le deuxième hiver (W21- 22) a été plus proche de la normale climatique pour le site. Nous avons observé que la fonte était plus précoce et plus lente au cours de l'année chaude, en particulier sous la canopée où le rayonnement solaire était limité. La température du sol était plus basse l'année chaude, bien que le gel n'ait été observé que sous le couvert forestier au cours des deux années. Enfin, le métamorphisme de gradient et la perméabilité de la neige ont été les supérieurs sous les arbres au cours de l'hiver W20-21. Cette année-là, le débit printanier du bassin versant expérimental a été significativement plus faible que lors de l'année de référence. Nos observations suggèrent qu'une faible accumulation de neige, une fonte lente et de faibles précipitations printanières déterminent le débit printanier alors qu'un sol gelé et une perméabilité élevée de la neige affectent de façon négligeable la dynamique d'écoulement sur une grande échelle temporelle. Dans le troisième chapitre, nous abordons l'impact des événements de pluie-sur-neige en forêt sur la structure du manteau neigeux et l'écoulement d'eau grâce aux observations collectées de 2018 à 2023 à la Forêt Montmorency et à un autre site boréal, la vallée de la rivière Bernard (50,91°N; 63,38°O), et grâce à des simulations du modèle SNOWPACK. D'abord, nos observations montrent que l'écoulement préférentiel est un mode de transport de l'eau qui prévaut dans le manteau neigeux sous la canopée. Nos résultats montrent également que SNOWPACK simule bien le manteau neigeux sous la canopée en général, mais qu'il ne parvient pas à reproduire la plupart des couches de regel observées. Ce problème a été résolu en paramétrant de façon simplifiée le métamorphisme et la densification de la neige interceptée, ce qui permet de reproduire presque toutes les couches de regel observées. La décharge de neige dense à grains fins a aussi pour effet de retarder et réduire l'écoulement d'eau du manteau neigeux modélisé. Le message principal de ce chapitre est que les épisodes de pluie-sur-neige sont susceptibles de percoler à travers le manteau neigeux par écoulement préférentiel et que ce mécanisme peut être influencé par le métamorphisme de la neige interceptée. Dans l'ensemble, cette thèse permet de mieux comprendre les processus nivologiques en forêt boréale en considérant la structure complexe de la canopée. Ce travail met en lumière la façon dont les conséquences du changement climatique, c'est-à-dire des hivers plus chauds et moins enneigés et les épisodes de pluie-sur- neige plus fréquents, peuvent influencer les propriétés physiques du manteau neigeux et d'autres processus hydrologiques connexes. Plus important encore, cette thèse fournit un ensemble de données uniques et détaillées pour de futures études de modélisation et d'observation. / The boreal forest is the second largest biome on Earth, representing 30% of the world's forested area. In Canada, although the boreal forest covers 55% of the country's land area, it contains 80% of the inland water on which millions of people depend. Because the boreal forest ranges from 45°N to 70°N, water is stored on the land as snow for much of the year. The seasonal snowpack accumulates and melts in winter, driven by energy and mass exchanges with the atmosphere, soil, and vegetation. Due to the complex and discontinuous structure of the boreal canopy, snow dynamics are highly variable at small spatial scales in the boreal forest. In other words, snowpack accumulation and ablation patterns under the canopy differ from those within forest gaps. The structure and physical properties of the snowpack may also exhibit high spatial variability in the boreal forest. In a rapidly warming world, a deeper understanding of how snow-forest interactions influence snowpack properties and the depending hydrological processes is critical. The objective of this thesis is to assess the role of snowpack physical properties on snow hydrology in discontinuous boreal forests of eastern Canada in the context of warmer winters. This general objective is addressed in the three main chapters of the thesis. In the first chapter, we show that the canopy snowpack has a structure and physical properties that are different from those in forest gaps. Thanks to an intensive field campaign from October 2018 to June 2019 in the Montmorency Forest (47.29°N; 71.17°W), we find that these differences are mainly due to a larger vertical temperature gradient under the canopy, where the snowpack is thinner. This results in large grains with developed facets and snow of large pores highly permeable. In contrast, the gap snowpack, which is thicker and thus exposed to a weaker temperature gradient, is composed of small rounded grains, and presents a low permeability. This, combined with continuous ice layers, means that the gap snowpack would impede the downward water flow compared to the canopy snowpack. The results of Chapter 1 set the stage for the second part of the thesis in which we study how a warm winter with low snowfall affects the physical properties of snow, ground freezing and snowmelt dynamics in the discontinuous boreal forest. This analysis was carried out from field observations, and supported by SNOWPACK simulations, during winters with contrasting weather conditions at Montmorency Forest. The first winter (W20-21) was exceptionally warm with low snowfall, and the second year (W21-22) was closer to the climate normal for the site. We observed that snowmelt was earlier and slower in the warm year, especially under the canopy where solar radiation was limited. Ground temperature was lower in the warm year and freezing was observed only under the canopy in both years. Finally, gradient metamorphism and snow permeability were the greatest under the canopy in W20-21. That year, the spring runoff was significantly lower than in the reference year, suggesting that low snow accumulation, slow snowmelt, and low spring precipitation drive spring runoff, whereas frozen ground and high snowpack permeability are of secondary influence as theireffects on runoff dynamics are negligible on large temporal scales. In the third chapter, we address the impact of rain-on-snow events on the canopy snowpack structure and runoffthanks to field observations collected from 2018 to 2023 at the Montmorency Forest and at another boreal site,the Bernard River Valley (50.91°N; 63.38°W), and thanks to SNOWPACK simulations. First, we demonstratefrom observations that preferential flow is an important water transport mode in the snowpack under the trees.Our results also show that SNOWPACK is suitable for simulating canopy snow in boreal environments but failsto reproduce most melt-freeze formations. This problem was addressed by reproducing, albeit simply, canopysnow metamorphism and densification that allows to simulate almost all of the observed melt-freeze layers. Unloading of denser small-grained snow also delays and reduces the simulated runoff from rain-on-snow events. The take home message from this chapter is that rain-on-snow events are likely to percolate through thesnowpack from preferential flow and that this mechanism can be influenced by canopy snow processes. Overall, this dissertation provides a better understanding of snow processes in the boreal forest with respect tothe complex and discontinuous structure of the canopy. This work sheds light on how the consequences ofclimate change (i.e. warmer, less snowy winters and more frequent rain-on-snow events) may influence thephysical properties of the snowpack and other related hydrological processes. Most importantly, this thesisprovides a unique and detailed dataset for future modeling and observational studies.
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