Thèse (M.A.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [142]-150. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

A travers une approche transversale, une étude de l'effet de la dynamique des pluies et de l'effet de la longueur de versant sur le ruissellement est réalisée à l'échelle de la parcelle. Dans cet objectif, une parcelle de vigne en Ardèche est instrumentée afin de mener à bien des expériences de ruissellement sous pluies simulées et sous pluies naturelles. Des simulations de pluie en laboratoire complètent ces expériences à l'aide d'un milieu poreux artificiel reproductible constitué de briques de céramique. Une modélisation du ruissellement est ensuite effectuée par l'utilisation d'un modèle distribué à base physique (PSEM_2D) et par la création d'un modèle conceptuel constitué d'un assemblage de cuvettes de profil triangulaire. En régime permanent, les résultats des simulations de pluie sur le terrain montrent que l'intensité de ruissellement est identique pour toutes les longueurs collectées. La responsabilité du régime transitoire dans la non-proportionnalité du volume ruisselé avec la longueur de versant est mise en évidence. Une augmentation de l'infiltration en régime permanent avec l'intensité de pluie est observée sur le terrain et en laboratoire. En présence de microtopographie, les résultats de la modélisation montrent qu'une augmentation de la conductivité hydraulique avec l'altitude du point considéré peut expliquer la gamme de variation de l'infiltration observée sur le terrain. Une pluie intermittente génère plus de ruissellement qu'une pluie continue de même intensité moyenne selon les expériences sous pluies simulées. Cet effet est cependant fortement atténué aux fortes intensités de par l'augmentation de l'infiltration avec l'intensité de pluie et de par l'infiltration de la détention superficielle entre deux averses (estimée par le déficit de ruissellement par intermittence entre deux pluies intermittente et continue de même cumul). Cette observation valide l'utilisation d'un coefficient de ruissellement indépendamment du hyétogramme dans les modèles.

La thèse est structurée en trois chapitres. Dans le premier, on rappelle brièvement le contexte historique et législatif de l'évolution de l'assainissement en Europe. Le deuxième chapitre s'intéresse à l'étude diagnostic du réseau d'assainissement de la ville de Saint-Etienne, tant sur les plans quantitatif que qualitatif. Pour cela, nous développons un logiciel de simulation dont l'originalité réside dans sa structure informatique. Nous effectuons une étude de la pluviométrie locale, nous localisons les points de dysfonctionnement par la simulation et nous analysons l'impact des rejets stéphanois en phosphore sur la qualité des eaux de la Loire. Le troisième chapitre essaie par des développements méthodologiques de répondre aux questions soulevées précédemment, tout d'abord par une étude visant à caractériser les structures spatiales des pluies en utilisant des techniques issues de l'analyse de données, ensuite par une étude de sensibilité du modèle d'écoulement à la distribution spatiale de la pluie, au coefficient de ruissellement et au temps de réponse de bassins versants élémentaires, enfin par une dernière étude visant à déterminer la localisation optimale du réseau de pluviographes, en utilisant la technique du krigeage, en y intégrant la structure spatiale de la pluie et les coefficients de ruissellement des bassins versants

Le contrôle de la pollution environnementale provoquée par les humains et ses influences sur les activités économiques est un sujet de plus en plus populaire depuis les années 80. Beaucoup de chercheurs s’y intéressent afin de trouver les effets de la politique environnementale sur les activités économiques. Ce mémoire a donc pour but d’étudier et d’analyser le Programme canadien de lutte contre les pluies acides (PCLCPA), né en 1985 pour contrôler les pluies acides dans les provinces de l’Est du Canada, qui est l’endroit le plus endommagé par les pluies acides. L’Effet de havre de pollution est la théorie sur laquelle nous nous sommes appuyés dans notre recherche. Nous avons supposé au préalable que le PCLCPA crée un effet positif sur les importations interprovinciales dans les provinces de l’Est du Canada, dans les secteurs industriels qui sont les plus polluants et qui sont classés selon quatre indicateurs d’intensité. Pour vérifier la robustesse des résultats, les importations internationales ainsi que les exportations interprovinciales et internationales sont retenues. En employant la méthode de triple-différence, nos résultats montrent que le PCLCPA n’a pas un effet significatif sur les flux commerciaux canadiens. Les raisons principales pour expliquer un tel résultat portent sur, premièrement, la qualité insuffisante des bases de données; deuxièmement, la structure régionale de l’économie canadienne, qui est la cause majeure de l’échange interprovincial et international canadien, et non le PCLCPA; troisièmement, l’Accord de Libre-Échange entre le Canada et les États-Unis (ALE) a un impact possible sur le commerce international du Canada (avec des conséquences pour le commerce interprovincial également).

Les météoroïdes, les astéroïdes et les comètes ont été en interaction permanente avec la Terre pendant son existence. Lorsqu'un objet, tel qu'une comète ou un astéroïde, tourne autour du Soleil, il peut laisser des fragments de matière derrière lui. Il y a une relation implicite entre les fragments et leurs corps parents. Le champ gravitationnel de la Terre capte les fragments et quelques fois le matériel extraterrestre est retrouvé au sol sous la forme des météorites. L'étude de ces objets et le lien entre eux peuvent aider à comprendre les conditions de formation et d'évolution du Système solaire, les conditions de développement de la vie sur Terre, les processus chaotiques dans le Système solaire, la sécurité de la Terre et peut-être, l'industrie spatiale.Tous les objets dans le Système solaire sont caractérisés par leurs orbites et les flux de météoroïdes ont des orbites similaires avec les objets qui les produisent. Pour cette raison, la méthode la plus courante d'identification du corps parental est basée sur les similarités des orbites, également appelées critères de discrimination ou critères-D. Dans mon travail, j'ai utilisé trois critères D-Criteria pour l'association des corps parents. Je définis un seuil pour chaque mesure en utilisant une nouvelle méthode de sélection de seuil. En outre, j'ai étudié les objets associés stabilité orbitale, dans le sens du temps de Lyapunov et leurs propriétés physiques. En raison des similitudes entre les flux de météorites et leurs corps parents, il est nécessaire que les associations appartiennent à la population d'astéroïdes géocroiseurs. L'observation de cette population d'objets est cependant difficile. La géométrie favorable pour les observations d'un géocroiseur est limité a trois ou cinq fois par siècle. Pour cette raison j'ai créé un programme d'observation, qui vise à obtenir des données physiques pour les objets associés qui n'ont pas de données physiques. Lors de mes recherches, j'ai pu associer 296 géocroiseurs à 28 pluies de météores; parmi eux, 73 astéroïdes satisfaisants les trois critères utilisés. Du point de vue dynamique, mon échantillon contient 82 % d'astéroïdes de type Apollo et 7 % sont classés comme potentiellement dangereux, 15,3 % sont sur des orbites cométaires et 84,3 % sur des orbites d'astéroïdes. Du point de vue des données physiques, j'ai trouvé deux astéroïdes qui sont des rotateurs rapides, donc ils ne peuvent pas générer de météores. D'un autre côté, j'ai également trouvé un astéroïde binaire associé et un astéroïde tumbling, des objets avec une forte probabilité d'être des corps parents. J'ai également réussi à trouver des similitudes entre 5 météorites et 5 astéroïdes associés avec des données physiques et j'ai obtenu des données d'observation pour trois astéroïdes associés. / Meteoroids, asteroids, and comets have been permanently interacting with Earthduring its existence. When an object, such as a comet or an asteroid, revolve around the Sun it may leave fragments of matter behind it and if this object is in Earth’s proximity, those fragments are gathered by the planet gravity. The study of these objects and the link between them can help in the understanding of the formation and evolution conditions of the Solar System, the conditions of developing the life on Earth, the chaotic processes in the Solar System, Earth security and maybe, in future, space industry.All objects within the Solar System are characterized by their orbits andthe meteoroid streams have similar orbits with the objects that produce them. For that reason the most common method of parent body identification is based onorbits similarities, also known as discrimination criteria or D-Criteria. In my work I used three D-Criteria metrics for parent body association. I set a threshold for each metric by using a new threshold selection method. Moreover, I investigated the associated objects orbital stability, in the Lyapunov time sense and their physical properties.Due to the similarities between meteoroid streams and their parent bodies,it is required for the associations to belong to Near Earth Asteroids population. But for this population is difficult to obtain data. The favorable geometry for these objects observations occurs five times per century. For this reason was created an observational program, that aims to obtain physical data for the associated objects that do not have physical data.My results consist from 296 asteroids that were associated with 28 meteorshowers, from which 73 asteroids satisfied all the criteria used. From the dynamical perspective, my sample contains 82% of Apollo asteroids and 7% are classified as potential hazardous, 15.3% are on cometary orbits and 84.3% are on asteroidal orbits. From the physical data perspective, I found two asteroids that are fast-rotators, therefore they can not generate meteors. On the other hand, I also found associated one binary asteroid and one tumbling asteroid, objects with a high probability of being parent bodies.I also managed to find similarities between 5 meteorites and 5 associatedasteroids with physical data and I obtained observational data for three associated asteroids.

Depuis 2005, le Mato Grosso est devenu le premier Etat producteur de soja du Brésil. Cette évolution est le résultat de la progression d'un front pionnier qui a apporté un développement socioéconomique indéniable, mais a entraîné une déforestation intense. Cette thèse vise à définir l'état des interactions climat / société au Mato Grosso en déterminant le rôle de la dynamique du soja en tant que moteur du front pionnier et en évaluant comment les précipitations sont un facteur guidant l'évolution des territoires du soja. Ces dynamiques sont étudiées à partir de classifications de séries temporelles de données satellitaires MODIS TERRA/EVI. Les résultats indiquent que l'expansion agricole entre 2000 et 2007 explique 12% de la déforestation au Mato Grosso ; 71% des nouvelles cultures de soja au Mato Grosso ont été semées sur des parcelles anciennement défrichées. Actuellement, le secteur agricole semble rentrer dans une nouvelle phase de développement axée sur l'intensification agricole : 46% de l'augmentation de la production agricole est due à des changements de pratiques culturales. Ceci est la conséquence de l'adoption de systèmes de production en double cultures commerciales qui concernent 30% des surfaces agricoles en 2007 (contre 6% en 2000). Ces changements sont affectés par une forte variabilité spatiale qui est notamment liée aux conditions pluviométriques (cumul annuel, début, fin et durée de la saison des pluies). Celles-ci sont déterminées à partir des estimations de précipitations des produits TRMM 3B42. Les résultats démontrent que les régions les plus intensives sont celles où la saison des pluies est la plus longue et où le volume précipité est le plus important.

Ce travail de thèse vise à progresser dans la compréhension et la prévision des épisodes de pluies intenses en région méditerranéenne. Cet objectif a été poursuivi sous deux angles. Nous avons tout d'abord documenté les propriétés de l'alimentation en vapeur d'eau des systèmes fortement précipitants méditerranéens en identifiant son origine et les caractéristiques de son transport à l'aide de simulations de mésoéchelle. Sur un ensemble de 10 épisodes, diverses sources d'humidité ont été identifiées et leur contribution respective caractérisée. Les trajectoires privilégiées du transport d'humidité depuis les sources extérieures lointaines et au-dessus de la Méditerranée ont été déterminées. Nous avons ensuite cherché à améliorer la description de l'humidité dans les modèles de prévision numérique du temps à échelle convective en proposant de nouveaux opérateurs d'observation plus réalistes pour l'assimilation des radiances satellitaires infrarouges. Cela a permis d'améliorer la simulation des équivalents-modèle de ces mesures dans la bande spectrale vapeur d'eau en filtrant les gradients d'humidité de fine échelle.

207 postes pluviométriques de l'Agence brésilienne sur l'eau (ANA) dans le sud de l'Amazonie et au nord du Cerrado sont analysés, tout en utilisant des tests non-paramétriques de Pettitt qui identifie les ruptures dans les séries chronologiques de pluviométrie, le test de Mann-Kendall qui détecte des tendances annuelles et saisonnières des indices pluviométriques, ainsi qu'un modèle de régression linéaire qui identifie les tendances subtiles de croissance ou décroissance dans les précipitations. Le test de Pettitt a indiqué 16% des ruptures dans les séries chronologiques des précipitations, et le test mensuel/saisonnière de Mann-Kendall a mis en évidence que 41% des postes ont des tendances négatives, principalement dans les saisons de transition (début et fin de la saison de pluie). Le modèle de régression linéaire a montré que 63% des données ont présenté des tendances négatives. Et en fine échelle les données temporelles nous ont permis d'identifier les dates de début et fin de la saison des pluies. Les résultats suggèrent qu'il existe de forts contrastes entre l'Amazonie et le Cerrado. Cette analyse chronologique a également indiqué que durant la période couverte par l'étude il y a eu un retard dans le début de la saison des pluies pour 84% des postes pluviométriques, et pour la fin un décalage prématuré de 76%, et pour son ampleur une diminution en 88%. L'analyse de krigeage exponentielle ordinaire des postes pluviométriques dans les zones déboisées a également révélé qu'il y a d'importantes chances que la déforestation soit un adjuvant à l'affaiblissement de la saison des pluies, en particulier dans les zones fortement déboisées de l'État de Mato Grosso et les régions au nord de l'État de Rondônia. Dans ce travail, des séries chronologiques des précipitations sont mises en corrélation avec des données d'occupation du sol, acquises par des images satellites Landsat 5, à partir d'une perspective temporelle. Cette analyse des zones tampons (1-50km) est divisée par 3 périodes de couverture forestière (avant 1997, parmi 1997-2010 et 2010) a indiqué que sur le plan local, au niveau des précipitations, il n'existe pas de corrélation. Pourtant, la méthodologie des zones tampons a suggéré que dans les grandes zones forestières, elle peut éventuellement s'appliquer. Malgré que les données climatiques ne montrent pas decorrélation significative avec les données de la couverture forestière, les analyses de Pettit, Mann-Kendall, la régression linéaire et l'identification de la saison des pluies rejoignent des découvertes récentes sur les modèles de circulation de large-échelle

Bien que les modèles hydrologiques soient aujourd'hui utilisés pour la prévision des crues, leur mise en place sur un territoire particulier peut encore poser question. Classiquement, elle nécessite des chronologies observées de pluies et de débits. Cependant, ces données peuvent s'avérer incertaines, insuffisantes voire indisponibles. Cela impact alors l'identification des modèles ainsi que leurs prévisions en les rendant elles-mêmes incertaines et potentiellement inopérantes.Dans cette thèse, nous avons cherché à revisiter ces problématiques liées à la mise en place des modèles, en proposant des approches innovantes étalonnant les modèles sans certaines données pouvant s'avérer trop incertaines ou indisponibles. Ces dernières, habituellement exigées pour l'identification des modèles, sont de plus estimées au cours de l'étalonnage. Deux méthodes applicables quelque-soit la nature du modèle considéré sont proposées. La première est une méthode d'inversion des pluies et des paramètres. Elle permet d'étalonner un modèle hydrologique à partir de chronologies observées de débits et de cumuls de pluies seulement. Cette méthode identifie de plus simultanément les chronologies des pluies au pas de temps horaire. Une application particulière de cette méthode à des modèles déjà établis généralise par ailleurs à des modèles non-analytiques l'approche d'inversion des pluies proposée par Kirchner (2009). La seconde est une méthode de calibration pluie-hauteur d'eau. À partir de chronologies observées de pluies et de hauteurs d'eau seulement, elle permet de mettre en place un modèle hydrologique et d'identifier une courbe de tarage. Outre les analyses originales pouvant être menées sur les chronologies de pluies ou les courbes de tarage estimées par ces méthodes, ces dernières étendent à des contextes plus restreints en données, la possibilité d'identification de modèles pluie-débits et offrent des applications en opérationnel.En parallèle du développement de ces méthodes, cette thèse nous a aussi amené à construire une représentation conceptuelle appelée espace des connaissances. Celle-ci permet d'appréhender de manière commune les questions nouvelles ayant été étudiées ainsi que des approches plus classiques comme la calibration ou la simulation. / Rainfall-runoff models are used for flood forecasting by warning authorities. However their implementation on a particular territory is still a challenge. Indeed, they generally need to be calibrated by using observed rainfall and discharge time series. These data may be subject to errors and uncertainties. They are not always available. Then, the model calibration relevancy may be affected and the forecasts may also be subject to significant uncertainties. This research would like to address such issues related to the rainfall-runoff models calibration, by proposing original methods which may set up a model by using less data than the ``classical'' calibration. The unused data might be either subject to uncertainties or not available. Moreover, these unused data may be estimated by the methods. Two model independant approach were suggested. Both are an heuristic inversion algorithm of rainfall-runoff models. The first method estimates simultaneously hourly rainfall time series and models parameters, by using only observed hourly discharge time series and total areal rainfall of flood events. A specific application of this method to set up models (with fixed parameters), generalises to models which are not invertible analyticaly, the ``hydrology backward'' approach proposed by Kirchner (2009).The second method estimates simultaneously models parameters and a rating-curve, by using only observed hourly rainfall and stage time series. Original analysis may be performed on the rainfall time series and the rating-curve estimated by the methods. Also, they extend the applicability rainfall-runoff models to hydrological context with restricted available data and offer promising operational applications. Yet, this research lead us to build a conceptual framework, denoted knowledge space. This framework unifies not only the original approaches which were proposed, but also some more ``classical'' approaches to hydrology as the calibration and the simulation.

207 postes pluviométriques de l’Agence brésilienne sur l’eau (ANA) dans le sud de l'Amazonie et au nord du Cerrado sont analysés, tout en utilisant des tests non-paramétriques de Pettitt qui identifie les ruptures dans les séries chronologiques de pluviométrie, le test de Mann-Kendall qui détecte des tendances annuelles et saisonnières des indices pluviométriques, ainsi qu’un modèle de régression linéaire qui identifie les tendances subtiles de croissance ou décroissance dans les précipitations. Le test de Pettitt a indiqué 16% des ruptures dans les séries chronologiques des précipitations, et le test mensuel/saisonnière de Mann-Kendall a mis en évidence que 41% des postes ont des tendances négatives, principalement dans les saisons de transition (début et fin de la saison de pluie). Le modèle de régression linéaire a montré que 63% des données ont présenté des tendances négatives. Et en fine échelle les données temporelles nous ont permis d’identifier les dates de début et fin de la saison des pluies. Les résultats suggèrent qu'il existe de forts contrastes entre l'Amazonie et le Cerrado. Cette analyse chronologique a également indiqué que durant la période couverte par l’étude il y a eu un retard dans le début de la saison des pluies pour 84% des postes pluviométriques, et pour la fin un décalage prématuré de 76%, et pour son ampleur une diminution en 88%. L’analyse de krigeage exponentielle ordinaire des postes pluviométriques dans les zones déboisées a également révélé qu’il y a d’importantes chances que la déforestation soit un adjuvant à l'affaiblissement de la saison des pluies, en particulier dans les zones fortement déboisées de l’État de Mato Grosso et les régions au nord de l’État de Rondônia. Dans ce travail, des séries chronologiques des précipitations sont mises en corrélation avec des données d’occupation du sol, acquises par des images satellites Landsat 5, à partir d'une perspective temporelle. Cette analyse des zones tampons (1-50km) est divisée par 3 périodes de couverture forestière (avant 1997, parmi 1997-2010 et 2010) a indiqué que sur le plan local, au niveau des précipitations, il n’existe pas de corrélation. Pourtant, la méthodologie des zones tampons a suggéré que dans les grandes zones forestières, elle peut éventuellement s’appliquer. Malgré que les données climatiques ne montrent pas decorrélation significative avec les données de la couverture forestière, les analyses de Pettit, Mann-Kendall, la régression linéaire et l'identification de la saison des pluies rejoignent des découvertes récentes sur les modèles de circulation de large-échelle / 207 Rain Gauges (RG) of the Brazilian National Agency for Water (ANA) were analyzed using statistical non-parametrical tests. The Pettitt’s test identified ruptures in the chronological rainfall series, while the Mann-Kendall’s test detected annual and seasonal tendencies in rainfall indexes and a linear regression analysis identified slight gain or loss in precipitation. Pettitt’s test indicated 16% of ruptures in the chronological rainfall series at the same time as Mann-Kendall’s monthly test put in evidence 41% of the RG having negative trends in transition seasons (onset and offset of the rainy season). Lastly the linear regression analysis showed 63% of data having negative trends. Additionally the dates of onset and offset of the rainy season were identified and its results submitted to Mann-Kendall’s and the linear regression approach. The data suggests strong contrasts between the Southern Amazon and the Northern Cerrado showing a delay on the onset of the rainy season for 84% of the RG, a premature offset for 76% and a reduction in the rainfall seasonal extend for 88%. An exponential ordinary kriging analysis of RG in deforested areas also revealed major chances of deforestation areas working as an adjuvant in the weakening of the rainy season- especially in highly deforested areas of the Mato Grosso State and the northern Rondônia. Aiming to build a tool to detect interactions between land surface and rainfall patterns the207 RG were correlated through a buffer zones analysis with land use data acquired from satellite LANDSAT 5. The time frame previously selected was divided into three periods of forest cover (before 1997, between 1997-2010 and acumulated for 2010). The cross-related buffer zones analysis (1-50km) indicated at local level that precipitation patterns are not well correlated to forest cover. Yet the buffer zones methodology suggested that as larger the forest areas are, larger are the probabilities of those influencing precipitation at regional scale, contrary to forest fragments in local level. Despite the climatic data in the buffer analyzes do not reveal significant correlation to forest cover, the statistic Pettit and Mann-Kendall tests, the linear regression analyzes and the identification of the rainy season, confirmed a fine linkage with recent findings which focus large-scale circulation models including forest cover as a variable / Este estudo analisou 207 estações pluviométricas da Agência Nacional das Águas (ANA) no Sul da Amazônia e no Cerrado no período de 1970-2010, utiizando-se dos testes estatísticos não-paramétricos de Pettitt que identifica rupturas nas séries cronológicas pluviométricas, o teste de Mann-Kendall que detecta tendências anuais e sazonais dos índices pluviométricos, e uma análise de regressão linear que identifica tendências sutis de acréscimo ou decréscimo nas precipitações. O teste de Pettitt indicou um total de 16% de rupturas nas séries cronológicas de chuva enquanto que o teste sazonal/mensal de Mann-Kendall coloca em evidência que 41% das estações apresentam tendências negativas principalmente nas estações de transição (início e fim da estação chuvosa). Já a análise de regressão linear indicou que 63% dos dados apresentam tendências negativas nas precipitações. Como complemento também foram identificadas as datas do início e fim da estação chuvosa. Esta se deu por meio da adaptação de método estatístico atrelado às análise de tendências de Mann-Kendall e de regressão linear. Os resultados sugerem fortes contrastes entre o Sul Amazônico e o Cerrado. Esta análise cronológica do período chuvoso indicou o atraso significativo no início da estação chuvosa para 84% das estações, e um fim prematuro em 76%, além da redução do período em 88% dos casos. Por fim, foi desenvolvido,examinado e verificado a correlação de dados climáticos e cobertura do solo através da análise climática oriunda da regressão linear, e da classificação do uso da terra adquiridos do satélite LANDSAT 5 a partir de uma perspectiva temporal. A correlação dos dados delimitados por zonas tampão de 1-50km e divididos em 3 períodos cronológicos anteriores a 1997, entre 1997-2010 e o acumulado de 2010 contemplam o total de floresta. As análises indicam que os padrões de precipitação local não são correlacionados diretamente a cobertura florestal. No entanto, a metodologia de zonas tampão sugere que quanto maiores as áreas de floresta, maiores são as probabilidades destas influenciarem as precipitações, ao contrário de pequenos fragmentos florestais como indicado nos resultados das correlações até 50km. Apesar dos dados climáticos não mostrarem correlação significativa com os dados da cobertura florestal, as análises dos testes de Pettit, Mann-Kendall, regressão linear e de identificação do período chuvoso vão em direção de descobertas recentes com foco nos modelos de circulação em larga-escala, que incluem a cobertura florestal como variável