La nucléation hétérogène de la glace est un processus, entre autres, qui concerne les phénomènes complexes de l'Atmosphère terrestre, cependant son impact est déterminant pour les propriétés et le temps de vie des nuages : ce processus affecte l'épaisseur optique et la durée de vie des nuages en phase mixte et froide et il est responsable d'une proportion significative des précipitations à l'échelle mondiale. La nucléation hétérogène de la glace est liée à la présence de particules d'aérosol spécifiques, nommées noyaux glaçogènes (acronyme INP depuis l’anglais), avec la propriété de réduire l’énergie de seuil exigée pour la formation des cristaux de glace, et dont le rôle est influent pour des températures de nuage >-38 °C. Dans les dernières décennies, des avancements significatifs ont été faits dans la description des noyaux glaçogènes, cependant leur compréhension reste incomplète et ceci influence les incertitudes sur les estimations de forçage radiatif dans les modèles climatiques. Il manque un grand nombre d’observations sur les distributions et propriété des 'INP' à l’échelle globale, spécialement en région éloignée. Dans la première partie de cette thèse, sont présentées des mesures de noyaux glaçogènes faites à l'Observatoire Climatique Italien "O. Vittori" sur la Montagne Cimone (2165 m au-dessus du niveau de la mer), pendant le printemps 2014 et l’automne 2015, sous les projets Bacchus et Air Sea Lab. Pour la première fois des mesures de INP hors ligne, reliés à un site de haute altitude du bassin méditerranéen sont présentées. Pendant la période du 19 au 29 mai 2014, une autre campagne a eu lieu en parallèle à la station San Pietro Capofiume, un site rural de basse altitude dans la Vallée du Po. Pendant quelques jours, les deux campagnes ont été concernées par un phénomène de Transport de Poussière Saharienne, qui a été enregistré simultanément dans la station de bas et de haute altitude. Nous avons examiné la concentration atmosphérique de INP activés à travers une congélation par condensation de vapeur (à -18°C et au-dessus de la pression de vapeur saturante). Dans la deuxième partie de cette thèse, sont présentées les observations qui ont été menées pendant la campagne arctique Parcs-Maca, dans la période de transition entre la nuit polaire et le jour polaire. Pour la première fois on reporte la caractérisation des propriétés glaçogènes et physiques/chimiques de l’aérosol marin primaire Arctique, dans une approche de génération contrôlée en laboratoire, qui a été combinée à une expérience de mesocosm. Le but de l'expérience de mesocosm était d'adopter une approche pluridisciplinaire afin d’étudier l'effet de la pollution marine sur les émissions marines. Nous avons trouvé une diminution modérée mais significative de la concentration de noyaux glaçogènes dans l'eau de mer polluée (par rapport à l'eau de mer du contrôle) pour des noyaux glaçogènes actives en congélation par immersion entre -8.5 et -19 °C. En ce qui concerne le spray marin, nos mesures indiquent une relation parmi les INP actifs à des températures chaudes (en congélation par immersion et au-dessus de -15 °C) et un enrichissement du Calcium détecté dans les filtres PM1 (suivi par un apparent épuisement du Chlorure). Sur la base de nos observations et des résultats publiés en littérature, quelque indication a été suggéré sur la nature de ces noyaux glaçogènes marins. En conclusion, les mesures effectuées dans cette thèse fournissent des nouvelles informations sur les concentrations de noyaux glaçogènes pour des particules d’aérosols en régions éloignées (un observatoire à haute altitude dans la région méditerranéenne centrale) et par rapport à une source spécifique (le spray marin Arctique). / Heterogeneous ice nucleation is one element inside the overall complexity of the Earth's atmosphere, however, it has a profound impact on our representation of cloud properties: this process affects the optical thickness and lifetime of mixed-phase clouds and cirrus clouds, and it is responsible for a significant proportion of precipitations formed globally. Heterogeneous ice nucleation is related to the presence of specific aerosol particles, named ice nuclei particles (INP), with the unique ability of lowering the energy barrier required for the formation of ice crystals, especially where cloud’s temperatures are >-38 °C. In the last decades, significant advancements have been made to the fundamental understanding of ice nucleation, however the lack of knowledge on the cloud ice phase still contributes to major uncertainties in climate model prediction of radiative forcing. This is partly due to limited observational data quantifying INP distributions and properties all over the world, especially in remote locations. In the first part of this thesis, field observations of ice nucleating particles have been performed at the Italian Climate Observatory “O. Vittori” on Mountain Cimone (2165 m above sea level), in the spring 2014 and autumn 2015, within the Bacchus and Air Sea Lab projects. For the first time we report the results of offline INP measurements, performed at a high altitude site within the Mediterranean basin. In the period 19-29 May 2014, a parallel campaign took place at the low-altitude station San Pietro Capofiume, a rural site in the Po Valley. The two campaigns were concerned, for a few days, by a Saharan Dust transport Event, which was recorded simultaneously at the high and the low-level station. We investigated the ambient number concentration of INP under condensation freezing activation mechanism (at -18 °C and above water saturation). In the second part of this thesis, we present the observations that were performed during the Arctic campaign Parcs-Maca, in the period of transition among the polar night and the polar day. We could characterise for the first time the ice nucleating and physical/chemical properties of the Arctic Primary Marine Aerosol, in a laboratory-controlled generation approach, that was combined to a mesocosm experiment. The aim of the mesocosm experiment was to adopt a multidisciplinary approach to study the effect of marine pollution on marine emissions. We found a moderate but significant decrease of the ice nuclei concentration in the polluted seawater (with respect to the control seawater) recorded in the freezing range between -8.5 and -19 °C and activated through immersion-freezing. Within the seaspray our measurements have indicated a relation among INP active at warm temperature (above -15 °C through immersion-freezing) and a calcium enrichment detected in PM1 filters (and followed by an apparent Chloride depletion). On the basis of our observations, and the results reported from other studies, a few suggestions on the nature of these marine ice nuclei have been suggested. In summary, the measurements made for this thesis provide new information on the concentrations of ice nuclei in ambient aerosol particles in remote regions (a high-altitude observatory in the central Mediterranean region) and in relation to a specific source (the Arctic sea spray).

Les territoires du Nord Beira portugais présentent une situation extraordinaire de maintien d’une agriculture paysanne de minifundium nord-ouest ibérique et, ce, malgré les signes de déprise perceptibles à travers les recensements agricoles de 1989 et 1999. Cette situation est singulière par rapport au modèle de la moyenne montagne fragile construit par les géographes de Clermont-Ferrand. Dans les montagnes du Sud de l’Europe, les hautes terres se sont, soit vidées comme en Espagne, soit orientées vers des systèmes extensifs et de production de qualité peu peuplant comme dans le Massif central. Le cas des territoires du Nord Beira se révèle donc exceptionnel. Le maintien d’un nombre important de micro-exploitations depuis la « révolution des oeillets » traduit une forte capacité à intégrer un héritage, une mémoire d’une agriculture traditionnelle dans les évolutions en cours. Il s’agit d’un phénomène d’hystérésis dont la définition a été enrichie à partir d’une approche interdisciplinaire en sciences physiques et en sociologie. L’outil conceptuel éclaire le mode d’articulation entre les innovations agricoles impulsées par la PAC appliquée depuis 1994 et les permanences (effets de lenteur, de résistance, de métissage). Il permet d’analyser les causes liées à une interaction entre des éléments constitutifs des territoires du Nord Beira (choix politiques des gouvernements portugais depuis 1974, représentations négatives de la montagne dans la culture portugaise) et une conjoncture (application de la PAC dans l’esprit de la réforme de 1992 et processus de patrimonialisation de l’agriculture traditionnel émanant d’une nouvelle donne sociale). Il questionne le sens des évolutions en cours dans un contexte social européen favorable à l’agriculture durable / Os territórios do Norte da Beira apresentam uma situação extraordinária de conservaçãoda agricultura campesina de minifúndio no Noroeste iberíco, apesar dos sinais de abandonoobservados através dos recenseamentos agrícolas de 1989 e 1999. Esta situação é singular emrelação ao modelo da média montanha frágil edificado pelos geógrafos de Clermont-Ferrand. Nasserras do sul da Europa, as terras altas despovoaram-se como em Espanha, ou orientaram-se parasistemas agrícolas extensivos de qualidade, com densidades de população baixas como no Maciçocentral. O caso dos territórios do Norte da Beira é excepcional. A conservação dum número muitoimportante de micro-explorações desde a « revolução dos cravos » traduz uma forte capacidade paraintegrar a herança, a memória da agricultura tradicional nas evoluções actuais. Trata-se de umfénomeno de histerese cuja definição foi enriquecida pela abordagem pluridisciplinar da física esociologia. O instrumento conceptual esclarece o modo de articulação entre as inovações agrícolasresultante da PAC aplicada desde 1994 e as permanências (efeitos de lentidão, de resistência, demestiçagem). Permite de compreeender as causas ligadas a uma interacção entre os elementosconstitutivos dos territórios do Norte da Beira (escolhas políticas dos governos português desde 1974,representações negativas da montanha na cultura portuguesa) e uma conjonctura (aplicação da PACno espírito da reforma de 1992 e processo de patrimonialização da agricultura tradicional ligada auma nova procura social). Interroga o sentido das evoluções em curso num contexto social europeufavorável à agricultura sustentável

Pour mettre en application le principe de "développement durable", le secteur forestier compte aujourd'hui différentes initiatives engagées au niveau international. Cependant, ces efforts sont encore insuffisants pour freiner la dégradation des ressources forestières qui s'accentue particulièrement dans les pays pauvres. Ainsi, l'actuel défi du secteur forestier consiste à redoubler les efforts visant à améliorer la mise en œuvre concrète des engagements forestiers internationaux. Une des voies envisagées actuellement par les organismes internationaux est d'encourager une meilleure articulation du principe de durabilité aux politiques et programmes nationaux. Participant à ce même objectif, cette thèse aborde l'analyse du processus de décision publique forestière afin d'examiner l'utilisation effective du concept de gestion durable des forêts, et plus particulièrement à travers un des principaux outils de celle ci: les critères et indicateurs (C&I). Ainsi, dans le domaine de la gestion durable des forêts et des politiques forestières, le pilier central de ce travail de recherche est constitué des sujets suivants: les aspects conceptuels associés à la gestion durable des forêts; l'articulation des C&I avec un modèle de formulation de la politique forestière; l'étude de cas portant sur les C&I et les politiques forestières dans le cadre des forêts de montagne. Le principal résultat obtenu correspond à l'identification d'un ensemble de C&I servant à caractériser, globalement, une politique forestière pour la gestion durable des forêts de montagne européennes.

Les reliefs terrestres résultent de la compétition entre deux processus antagonistes : le soulèvement tectonique et l'érosion. A l'échelle d'une chaîne de montagne, les rivières constituent les agents du modelé des paysages les plus importants : en réponse au soulèvement, elles s'incisent dans les massifs rocheux et contrôlent ainsi l'abaissement progressif du niveau de base pour les processus d'érosion des versants, notamment les glissements de terrain. Elles assurent de surcroît l'évacuation des produits de l'érosion de la chaîne sous forme de charge dissoute, de charge en suspension ou de charge de fond. Cette dernière interagit avec le substrat rocheux de la rivière et en contrôle la vitesse et le mode d'abrasion. Une bonne compréhension et une quantification des processus d'abrasion liés aux interactions entre les galets et le fond rocheux est donc nécessaire pour comprendre l'évolution des paysages montagneux. Dans cette optique, nous avons réalisé une étude expérimentale basée sur un dispositif inédit dans lequel nous reproduisons de manière relativement réaliste les processus d'abrasion effectifs en rivière naturelle. Par rapport aux précédentes études, nous confirmons le contrôle exercé par la lithologie des matériaux et par la vitesse des particules, avec notamment une relation entre le taux d'abrasion et l'énergie cinétique des galets. La dépendance vis-à-vis de la taille des particules est cependant complexe à décrire par une loi simple ; par exemple, la tendance observée au sein de matériel hétérogène granulométriquement va à l'encontre de ce que l'on observe lorsque l'on utilise du matériel calibré : plus les particules sont petites, plus elles s'érodent rapidement. Ces premiers résultats, même s'ils nécessitent d'être caractérisés plus finement dans le cadre d'expériences futures, indiquent que l'abrasion des galets comme celle du substrat rocheux dépend fortement de nombreuses variables et que la charge de fond exerce un contrôle majeur sur la géomorphologie du réseau fluvial et sur son évolution. En combinant cette étude à une étude de terrain en contexte orogénique actif (vallée de la Marsyandi, Himalaya), là où l'évolution des caractéristiques des sédiments vers l'aval peut être interprétée en terme d'abrasion au cours du transport, de nouvelles vues sur les modalités d'approvisionnement et de transport des sédiments et sur les interactions entre ceux-ci et le substrat des rivières ont pu être proposées. Nous montrons en particulier que l'évolution de la granulométrie des alluvions vers l'aval reflète principalement l'influence des sources et les modalités de transport. Les taux de réduction de taille mesurés sur le terrain ne peuvent donc pas être directement comparés à des taux d'abrasion. En revanche, l'abrasion des galets peut être mise en évidence par l'évolution des proportions lithologiques vers l'aval, celle-ci étant moins sensible aux effets de source et de transport. On parvient, via un modèle numérique simple, à réconcilier pour la première fois les taux d'abrasion obtenus expérimentalement et ceux déduits des observations faites le long de la rivière. Nos résultats de terrain et expérimentaux soulignent enfin l'importance de la distribution spatiale et temporelle des zones d'apport et de leurs caractéristiques et confirment le rôle majeur joué par la lithologie du substrat rocheux et de la charge de fond en terme de contrôle des processus tectoniques et de dénudation, et par conséquent en terme d'évolution à long terme des chaînes de montagne.

Cette thèse de doctorat en géographie envisage les transports comme une clé de compréhension du Népal. Les évolutions géopolitiques liées à une dialectique d'ouverture / fermeture permettent de comprendre la surimposition des réseaux de transport. Les relations entre transports (en particulier routiers) et développement sont complexes et sont étudiées ici comme des processus cumulatifs. Pour accompagner la démonstration, la thèse défend le nouveau concept de syncrasie. Le fonctionnement complexe des réseaux de transport est ici intimement lié à l'évolution géographique du pays. Menées à différentes échelles, les analyses géographiques cherchent à comprendre la fragmentation des territoires au regard d'un espace structuré par des vallées longitudinales. Ce nouveau système, organisé et structuré par différents types de centres et de périphéries, est marqué par une grande flexibilité et une grande adaptabilité. Au final, il doit être interrogé dans ses éventuelles spécificités montagnardes.

L'effet sur l'écoulement atmosphérique de grande échelle, du déferlement des ondes de gravité de montagne à des niveaux critiques, est étudiée sous l'angle d'une production de vorticité potentielle dans le cadre du modèle de Eady. Concernant les échelles synoptiques, on montre notamment à l'aide d'un modèle semi-géostrophique linéarisé forcé par une force paramétrisée, que l'effet est cyclolytique dans le cas d'un front froid, et cyclogénétique pour un front chaud. Puis la dynamique 2D complète non linéaire est abordée à l'aide des équations primitives anélastiques. La réponse au forçage montagneux (paramétrisé ou direct) aux échelles sous-synoptiques, contient notamment des modes de Eady non-géostrophiques, couplant une onde de Eady de surface à une onde d'inertie-gravité de même échelle, et des trains d'ondes d'inertie-gravité générés spontanément par l'écoulement équilibré associé au dipole de vorticité potentielle. L'étude de la saturation non linéaire de ces réponses donne des amplitudes relativement faibles mais significatives.

Les interrogations sur les conséquences du changement climatique dans les hauts bassins montagnards a créé un champ de recherches prolifique en géomorphologie : celui des dynamiques paraglaciaires, activées par la disparition des glaciers. Pendant 30 ans les processus intervenant en contexte paraglaciaire ont été inventoriés, il est désormais nécessaire de comprendre comment l'ensemble de ces processus agit au sein du système paraglaciaire. Pour cela, ce travail est mené à une double échelle temporelle. Sur le temps long, depuis la dernière glaciation (20 000 BP), il s'agit notamment d'authentifier le rôle de la disparition des glaciers dans le déclenchement de mouvements de masse. L'établissement d'un scénario chronologique, par le recours aux cosmonucleides, permet la comparaison des dates de déclenchement des mouvements de masse avec le calendrier de la déglaciation. Le retrait glaciaire et les mouvements de masse sont quasiment synchrones. Sur le temps court, depuis le petit âge de glace, les conséquences de la fusion glaciaire, puis celles de l'abaissement du niveau de base local, constitué par la surface du glacier sont mises en évidence. En définitive, ces deux paramètres favorisent le remaniement de dépôts glaciaires hérités ainsi que l'établissement d'un transit de sédiments continu depuis les parois supraglaciaires vers les fonds de vallées. L'organisation de ce transit est retardé par la présence de nombreuses zones d'accumulations temporaires, formées en amont des édifices morainiques, une durée de plusieurs décennies est parfois nécessaire.

Le lagopède alpin (Lagopus muta) et la perdrix grise (Perdix perdix) atteignent dans les Pyrénées les limites méridionales de leurs aires de répartition mondiale. Les populations pyrénéennes de ces deux sous-espèces (Lagopus muta pyrenaica et Perdix perdix hispaniensis) sont donc en situation d'isolat biogéographique. Les deux espèces sont d'excellents bio-indicateurs de l'évolution des milieux ouverts d'altitude. Sous la pression conjuguée des contraintes environnementales et anthropiques, ces milieux connaissent actuellement une évolution sensible caractérisée par un relèvement altitudinal des étages de végétation et donc un rétrécissement de l'habitat disponible pour les espèces d'altitude. La régression des activités agro-pastorales accentue ce phénomène généralisé de reforestation des milieux. Une conséquence attendue de ces bouleversements est l'augmentation du degré de fragmentation des habitats notamment pour les populations d'altitude. Au-delà de l'influence du paysage sur la structuration des populations, un autre facteur pourrait structurer les populations de perdrix grise : les lâchers d'individus d'élevage dans des populations sauvages. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la structuration génétique du lagopède alpin des Pyrénées et de la perdrix grise en France afin d'aider à la décision des plans de conservation.

Cette thèse s'intéresse aux processus de patrimonialisation de la montagne observés dans le cadre de la mise en œuvre de la politique "Grand site" dans le massif du Canigou (Pyrénées-Orientales). Nous analysons le rapport entre les logiques de développement et les logiques de protection des politiques de la montagne et d'aménagement du territoire en France pour mettre à jour l'émergence d'un "ordre patrimonial ". Nous montrons ainsi que l'action publique se saisit du patrimonial à travers une multitude de procédures, de dispositifs et de projets de natures différentes qui sont mis en cohérence par la patrimonialisation. Ce raisonnement est réalisé dans le cadre d'une approche que nous avons qualifié d'ethnogéographique. celle-ci nous permet d'approfondir l'analyse des ressorts, des supports et des figures de la patrimonialisation du Grand site Canigo.

Les hydrologues sont questionnés au sujet de l'évolution à moyen et long terme de la ressource en eau. Pour répondre à ces questions, ils ont recours à des modèles hydrologiques. Une quantification des incertitudes associées à leurs projections leur est souvent demandée et pose la question de la robustesse de ces modèles conceptuels, notamment dans le contexte d'un climat en évolution. En effet, l'utilisation d'un modèle dans des conditions différentes de celles où il a été calé repose sur une hypothèse de transférabilité des paramètres, c'est-à-dire la possibilité d'utiliser les paramètres d'un modèle dans des conditions différentes de celles de saconstruction. Nous traitons cette problématique en tentant d'apporter des éléments de réponse aux questions suivantes :* Quel est le niveau de robustesse des modèles hydrologiques conceptuels face à des conditions climatiques variables ?* Quelles sont les causes des situations de manque de robustesse et y a-t-il des façons de s'en prémunir ?Nous y répondons à travers l'étude des performances de modèles conceptuels lors de nombreux tests de transfert temporel de leurs paramètres. Les résultats montrent des corrélations entre les problèmes de robustesse et les écarts de conditions climatiques entre les périodes de calage et de validation des modèles. Des situations de biais systématiques corrélés à des changements de température de l'air ressortent en particulier de ces analyses. Une hétérogénéité existe cependant sur notre échantillon, les variables climatiques ou le type d'erreurs associées aux problèmes détectés pouvant varier d'un bassin à un autre.L'étude des biais de simulation sur les bassins où les modèles ne sont pas robustes montre des alternances de phases de sous-estimation et surestimation des débits, le biais sur le module décennal pouvant atteindre 20%. Nos travaux révèlent que des comportements très similaires sont obtenus pour diverses périodes et méthodes de calage. Pour les modèles conceptuels utilisés dans ces travaux, les problèmes de robustesse détectés ne résultent pas simplement de quelques "mauvais" calages conduisant à la sélection de paramètres inadaptés pour reproduire le comportement du bassin considéré. Ils semblent plutôt découler de difficultés générales de ces outils de modélisation à reproduire convenablement les bilans moyens de façon simultanée sur différentes périodes.Ces travaux ouvrent des pistes de réflexion sur la capacité insuffisante de certains modèles hydrologiques conceptuels à reproduire des dynamiques basse fréquence et sur le rôle des erreurs d'estimation des forçages, notamment les variations temporelles de l'évapotranspiration, dans les situations de modélisation incorrecte.