Les modèles de Rejets Urbains par Temps de Pluie (MRUTP) de Matières en Suspension (MES) dans les systèmes d’assainissement urbains sont essentiels pour des raisons scientifiques, environnementales, opérationnelles et réglementaires. Néanmoins, les MRUTP ont été largement mis en question, surtout pour reproduire des données mesurées en continu à l’exutoire des grands bassins versants. Dans cette thèse, trois limitations potentielles des MRUTP traditionnels ont été étudiées dans un bassin versant de 185 ha (Chassieu, France), avec des mesures en ligne de 365 événements pluvieux : a) incertitudes des données dû aux conditions sur le terrain, b) incertitudes dans les modèles hydrologiques et mesures de pluie et c) incertitudes dans les structures traditionnelles des MRUTP. Ces aspects sont approfondis dans six apports séparés, dont leurs résultats principaux peuvent être synthétisés comme suites : a) Acquisition et validation des données : (i) quatre stratégies d’échantillonnage pendant des événements pluvieux sont simulées et évaluées à partir de mesures en ligne de MES et débit. Les intervalles d’échantillonnage recommandés sont de 5 min, avec des erreurs moyennes entre 7 % et 20 % et des incertitudes sur ces erreurs d’environ 5 %, selon l’intervalle d’échantillonnage; (ii) la probabilité de sous-estimation de la concentration moyenne dans la section transversale du réseau est estimée à partir de deux méthodologies. Une méthodologie montre des sous-estimations de MES plus réelles (vers 39 %) par apport à l'autre (vers 269 %). b) Modèles hydrologiques et mesures de pluie : (iii) une stratégie d’estimation de paramètres d’un modèle conceptuel pluie-débit est proposée, en analysant la variabilité des paramètres optimaux obtenus à partir d’un calage Bayésien évènement-par-évènement; (iv) une méthode pour calculer les précipitations moyennes sur un bassin versant est proposée, sur la base du même modèle hydrologique et les données de débit. c) MRUTP (pollutographes) : (v) la performance de modélisation à partir du modèle traditionnel courbe d’étalonnage (RC) a été supérieur aux différents modèles linéaires de fonctions de transfert (TF), surtout en termes de parcimonie et précision des simulations. Aucune relation entre les potentielles erreurs de mesure de la pluie et les conditions hydrologiques définies en (iii) et (iv) avec les performances de RC et TFs n’a pu être établie. Des tests statistiques renforcent que l’occurrence des évènements non-représentables par RC ou TF au cours de temps suit une distribution aléatoire (indépendante de la période sèche précédente); (vi) une méthode de reconstruction Bayésienne de variables d’état virtuelles indique que des processus potentiellement manquants dans une description RC sont ininterprétables en termes d’un unique état virtuel de masse disponible dans le bassin versant qui diminue avec le temps, comme nombre de modèles traditionnels l’ont supposé. / Total Suspended Solids (TSS) stormwater models in urban drainage systems are often required for scientific, legal, environmental and operational reasons. However, these TSS stormwater traditional model structures have been widely questioned, especially when reproducing data from online measurements at the outlet of large urban catchments. In this thesis, three potential limitations of traditional TSS stormwater models are analyzed in a 185 ha urban catchment (Chassieu, Lyon, France), by means 365 rainfall events monitored online: a) uncertainties in TSS data due to field conditions; b) uncertainties in hydrological models and rainfall measurements and c) uncertainties in the stormwater quality model structures. These aspects are investigated in six separate contributions, whose principal results can be summarized as follows: a) TSS data acquisition and validation: (i) four sampling strategies during rainfall events are simulated and evaluated by online TSS and flow rate measurements. Recommended sampling time intervals are of 5 min, with average sampling errors between 7 % and 20 % and uncertainties in sampling errors of about 5 %, depending on the sampling interval; (ii) the probability of underestimating the cross section mean TSS concentration is estimated by two methodologies. One method shows more realistic TSS underestimations (about 39 %) than the other (about 269 %). b) Hydrological models and rainfall measurements: (iii) a parameter estimation strategy is proposed for conceptual rainfall-runoff model by analyzing the variability of the optimal parameters obtained by single-event Bayesian calibrations, based on clusters and graphs representations. The new strategy shows more performant results in terms of accuracy and precision in validation; (iv) a methodology aimed to calculate “mean” areal rainfall estimation is proposed, based on the same hydrological model and flow rate data. Rainfall estimations by multiplying factors over constant-length time window and rainfall zero records filled with a reverse model show the most satisfactory results compared to further rainfall estimation models. c) Stormwater TSS pollutograph modelling: (v) the modelling performance of the traditional Rating Curve (RC) model is superior to different linear Transfer Function models (TFs), especially in terms of parsimony and precision of the simulations. No relation between the rainfall corrections or hydrological conditions defined in (iii) and (iv) with performances of RC and TFs could be established. Statistical tests strengthen that the occurrence of events not representable by the RC model in time is independent of antecedent dry weather conditions; (vi) a Bayesian reconstruction method of virtual state variables indicate that potential missing processes in the RC description are hardly interpretable as a unique state of virtual available mass over the catchment decreasing over time, as assumed by a great number of traditional models.

L'objectif scientifique de mon travail de recherche et d'encadrement d'étudiants a principalement concerné la détermination des bases génétiques de la résistance à la sécheresse du riz. Une partie de ces travaux ont été menés à l'Institut International de Recherche sur le Riz aux Philippines, dans le cadre d'un programme de sélection du riz pluvial pour l'Asie du Sud et du Sud-Est. Le riz pluvial ne dépend que la pluviométrie pour son alimentation hydrique et souffre donc de déficits hydriques fréquents. La nature des sécheresses rencontrées dans les environnements cibles m'ont conduite à travailler plus particulièrement sur la morphologie du système racinaire et sur l'ajustement osmotique. L'approche choisie a été celle de la génétique moléculaire. Les travaux conduits ont permis des progrès dans la compréhension du déterminisme génétique de ces caractères et la localisation de QTL d'intérêt dans des populations de cartographie classique, puis des populations de back-cross avancés, plus adaptées à un programme de sélection. Des lignées quasi isogéniques introgressées avec des QTLs de profondeur racinaire ont été produites par sélection assistée par marqueurs et utilisées pour valider l'existence et l'effet des QTLs. <br /> Mon projet de recherche actuel conduit à Montpellier dans l'UMR "Développement et Amélioration des Plantes" se situe dans la continuité des travaux précédents. Il consiste à relier les nombreux QTL de morphologie racinaire identifiés à ce jour chez le riz aux gènes sous jacents, puis à analyser la variabilité allélique de ces gènes dans différents fonds génétiques. Plusieurs approches complémentaires seront utilisées pour réaliser la cartographie fine des QTLs. La large gamme de données disponibles va d'abord être utilisée pour affiner la position des QTLs par une approche statistique de méta-analyse. L'approche d'étude d'association a également été retenue ce qui suppose, en préalable, de clarifier l'étendue du déséquilibre de liaison chez le riz. Des approches au niveau du génome entier seront suivies d'approches ciblées sur des gènes candidats, en ayant largement recours aux données de séquençage total du génome de 2 variétés de riz et de séquençage partiel de 20 autres. Enfin, en utilisant les lignées quasi-isogéniques produites à l'IRRI, le clonage d'un QTL de profondeur racinaire a été entrepris.<br /> L'intégration de ces approches de génétique directe avec les approches complémentaires de génétique inverse utilisées par d'autres personne de l'équipe "Développement et adaptation du riz" se fera autour des gènes dont la fonction aura été validée. La combinaison des allèles les plus adaptés aux environnements cibles dans des variétés d'élite constituera le but ultime de mon travail.

Abordagens funcionais e filogenéticas têm sido amplamente utilizadas no estudo de ecologia de comunidades e têm propiciado um melhor entendimento de como atributos funcionais e sua evolução influenciam padrões ecológicos observados atualmente na natureza. A incorporação da variabilidade intraespecífica em estudos recentes de ecologia de comunidades vegetais tem demonstrado que, apesar de a variabilidade intraespecífica de um atributo ser normalmente menor do que sua variabilidade interespecífica, estudos que consideram a variabilidade intraespecífica inferem mecanismos de organização de comunidades com mais acurácia. Além disso, abordagens analíticas que incluem a variabilidade intraespecífica em estudos de comunidades possibilitam integrar as escalas de populações e comunidades em ecologia. Abordagens filogenéticas recentes permitem a avaliação da interação entre composição filogenética de bancos regionais de espécies e a estrutura filogenética local de comunidades, o que permite a inferência de processos históricos e ecológicos que estruturam comunidades atuais. O objetivo geral desta tese foi avaliar padrões e inferir processos de organização de comunidades de plantas lenhosas da escala local à regional. Para isso, utilizei abordagens baseadas em atributos funcionais para avaliar o nicho de indivíduos (capítulo 2) e das espécies (capítulo 2 e 3) e abordagens filogenéticas para avaliar como a evolução influencia a similaridade funcional entre as espécies (capítulo 3), a formação de bancos de espécies locais (capítulo 3) e regionais (capítulo 4) e a estruturação de comunidades locais (capítulo 4). No capítulo 2, avaliei qual a importância relativa da substituição (turnover) de espécies e da variabilidade intraespecífica nas respostas médias e de dispersão de área foliar específica no nível de comunidade a um gradiente de abertura de dossel em uma metacomunidade de árvores juvenis. Nesse capítulo, concluí que a variabilidade intraespecífica é fundamental para a organização de comunidades lenhosas em florestas e arbustais, pois a área foliar específica dentro da mesma espécie varia conforme o ambiente e o contexto local de espécies interatoras. Essa plasticidade permite o estabelecimento de espécies em uma porção maior do gradiente de abertura do dossel. No capítulo 3, avaliei se espécies ocorrentes tanto na floresta quanto no campo diferem de espécies restritas à floresta ou ao campo quanto a resposta de seus atributos a espécies coocorrentes e ao gradiente ambiental. Concluí que uma ação combinada entre área foliar específica, espessura foliar e densidade de folhagem ajuda a explicar a organização de comunidades de plantas lenhosas em ecótonos floresta-campo. A plasticidade nesses atributos permite a colonização do campo por espécies que também ocorrem na floresta. No capítulo 4, avaliei se há associação entre a estrutura filogenética local (agrupamento ou repulsão) de comunidades de árvores e a distribuição geográfica de grandes linhagens de angiospermas no Neotrópico e Afrotrópico. A conclusão foi que diferenças regionais de composição filogenética entre o Neotrópico e o Afrotrópico são provavelmente um resultado de taxas diferenciais de especiação e extinção que seguiram a separação de Gondwana e atualmente influenciam a estrutura filogenética local de comunidades de árvores de florestas pluviais nos dois reinos. / Functional and phylogenetic approaches have been widely used in community ecology studies and have provided a better understanding of how functional traits and their evolution influence ecological patterns that are currently observed in nature. The incorporation of intraspecific variability in recent plant community ecology studies have demonstrated that, despite intraspecific variability of a given trait extent be usually lower than its interspecific variability, studies that account for intraspecific variability more accurately infer mechanisms of community assembly. Moreover, analytical approaches that incorporate intraspecific variability in community ecology studies enable integrating population and community scales in ecology. Recent phylogenetic approaches permit evaluating the interaction between the phylogenetic composition of regional species pools and local phylogenetic structure of communities, which enables the inference of historical and ecological processes structuring current communities. The general aim of this dissertation was to evaluate and infer assembly processes of woody plant communities from local to regional scales. For this, I used trait-based approaches to assess the niche of individuals (chapter 2) and species (chapter 2 and 3) and community phylogenetics approaches to evaluate how evolution influences the trait similarity between species (chapter 3), the formation of local and regional species pools (chapter 3 and 4, respectively) and the structuring of local communities (chapter 4). In chapter 2, I evaluated what is the relative importance of species turnover and intraspecific variability to the variation in trait mean and spread responses of specific leaf area at the community level across a canopy openness gradient in a tree juvenile metacommunity. In this chapter, I conclude that intraspecific variability is essential to woody community assembly in forests and shrublands, since specific leaf area within the same species varies according to the environment and local context of interacting species. This plasticity permits species establishment in a wider portion of the canopy openness gradient. In chapter 3, I evaluated whether species both in forest and grassland differ from species restricted to either forest or grassland regarding their trait-based responses to co-occurring species and environmental gradient. I concluded that an interplay between specific leaf area, leaf thickness and foliage density help explaining the assembly of woody plant communities in forest-grassland ecotones. The plasticity in these traits enables the colonization of the grassland by species that also occur in the forest. In chapter 4, I evaluated whether there is association between local phylogenetic structure (clustering or overdispersion) of tree communities and geographical distribution of major angiosperm lineages in the Neotropics and Afrotropics. In this chapter, I concluded that regional differences in phylogenetic composition between the Neotropics and Afrotropics are likely an outcome of differential rates of speciation and extinction following the breakup of Gondwana and currently influence local phylogenetic structure of rainforest tree communities in both realms.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The City Hall of Santa Maria hired the Municipal Plan of Environmental Sanitation of Santa Maria (MPLAENS), in relation to the urban drainage, one of the themes of the Plan. The Ministry of Cities encourages the use of urban drainage practices that include as much approaches with compensatory techniques, as approaches with principle of urban development of low impact. Thus, this research aimed to identify if the (MPLAENS) incorporates proposals focused in the control of drainage in the source and how they are adressed. The study was performed in three steps: initially, it was carried out the analysis of measures of control of the storm water runoff proposed in (MPLAENS), in order to understand in which level were received the precepts of measures of control of the storm water runoff at source (MCS). Afterwards, the feasibility of MCS for the city has been verified, considering the restrictions of each device and the particularities of the urban occupation and the hydrologic group of the soil. To provide subsidy for the future sizing of MCS, it was necessary an intermediate step of determination of hydrologic parameters of sizing, such as, update of the relation intensityduration- frequency (IDF), determination of value of the specific flow of predevelopment (Qpd) and the volume of control (v). Based on definitions of control of the drainage at source, it is possible to affirm that, none of the proposals of MPLAENS for the urban drainage meet the precepts of measures of control at source. From the held observations in this study and the data available, it is possible to state that large extent of the urban perimeter of the city has potential for the use of MCS. The suggestions presented in MPLAENS in relation to drainage consist in the construction of approximately 631 km of drainage networks, besides the construction of approximately 180.000 m³ of anti-DSP deposit, being these distributed within the next twenty years of project of the Plan. For an estimate of deployment of the micro drainage network, the authors of MPLAENS adopted the flow of 6,9 m³.s-1, calculated by the rational method with the use of the following parameters: Runoff coefficient (R) = 0,6; Basin area (B) = 1,5 km²; Time of concentration (tc) = rain duration (t) = 1,63 hours; Time of return (Tr) = 10 years; Intensity of the rain (I) = 27,4 mm.h-1. To obtain the referent value of the intensity of the rain (I), the authors used the Gumbel distribution of the data recorded by Instituto Nacional de Meteorologia (National Institute of Meteorology). The IDF equation updated in this study and the same values of (t) and (Tr) used in MPLAENS, results in a value of (I) = 42,72 mm.h-1 for this intensity, and for the same values of (R) and (B) the result is a flow of 10,69 m³.s-1, value 56 percent higher than the present in MPLAENS. The potential of the municipality for the deployment of MCS became evident through the results of this study, thus, the use of drainage practices in small-scale spread over the whole river basin in order to reproduce or maintain the hydrological conditions of predevelopment presents itself as a positive alternative. / A Prefeitura de Santa Maria contratou o Plano Municipal de Saneamento Ambiental de Santa Maria (PLAMSAB), em relação à drenagem urbana, uma das temáticas do Plano, o Ministério das Cidades estimula a utilização de práticas de drenagem urbana que incluem tanto as abordagens com técnicas compensatórias, quanto as abordagens com princípio do desenvolvimento urbano de baixo impacto. Assim, esta pesquisa teve como objetivo identificar se o (PLAMSAB) incorpora propostas voltadas para o controle do escoamento na fonte e de que forma elas são abordadas, o estudo foi conduzido em 3 etapas. Inicialmente foi realizada a análise das medidas de controle do escoamento pluvial propostas no (PLAMSAB), estudando em que nível são atendidos os preceitos de medidas de controle do escoamento pluvial junto à fonte (MCF). Posteriormente foi verificada a viabilidade das MCF para o município, considerando as restrições de cada dispositivo e as particularidades da ocupação urbana e do grupo hidrológico do solo. Para fornecer subsídio para o dimensionamento futuro das MCF, foi necessário uma etapa intermediaria de determinação de parâmetros hidrológicos de dimensionamento, tais como, atualização da relação intensidade-duração-frequência (IDF), determinação do valor da vazão específica de pré-desenvolvimento (Qpd) e do volume de controle (v). Baseado nas definições de controle da drenagem na fonte, é possível afirmar que nenhuma das propostas do PLAMSAB para a drenagem urbana, atende aos preceitos de medidas de controle na fonte, a partir das observações realizadas neste estudo é possível afirmar, a partir dos dados disponíveis, que grande parte do perímetro urbano do município tem potencial para a utilização de MCF. As propostas apresentadas no PLAMSAB, em relação a drenagem, consistem na construção de aproximadamente 631 km de redes de drenagem, além da construção de aproximadamente 180.000 m³ de depósito anti-DSP, sendo essas distribuídas na cobertura dos 20 anos do horizonte de projeto do Plano. Para a previsão de implantação da rede de microdrenagem, os autores do PLAMSAB adotaram a vazão de 6,9 m³.s-1, calculado mediante o método racional, com a utilização dos seguintes parâmetros: Coeficiente de escoamento (C) = 0,6; Área da bacia (A) = 1,5 km²; Tempo de concentração (tc) = duração da chuva (t) = 1,63 horas; Tempo de retorno (Tr) = 10 anos; Intensidade de chuva (I) = 27,4 mm.h-1, para a obtenção do valor referente à intensidade de chuva (I), os autores utilizaram o ajuste de extremo Gumbel dos dados registrados pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia). Utilizando a equação IDF atualizada neste estudo, e considerando os mesmos valores de (t) e (Tr) utilizados no PLAMSAB, resulta um valor de (I) = 42,72 mm.h-1, para esta intensidade, e para os mesmos valores de (C) e (A), resulta uma vazão de 10,69 m³.s-1, valor 56% maior que a apresentada no PLAMSAB. A potencialidade do município para implantação de MCF ficou evidenciada a partir dos resultados deste estudo, o uso de práticas de drenagem em pequena escala, disseminados por toda a bacia hidrográfica a fim de reproduzir ou manter as condições hidrológicas de pré-desenvolvimento se apresenta como uma alternativa positiva.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5728.pdf: 4886967 bytes, checksum: 9a66021bc6eec94037ca58204cb8fb84 (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / Stormwater flooding in urban centers today is the direct result of ground impermeabilization and the ineffective dimensioning of stormwater drainage systems. In order to control these events, innovative low impact stormwater drainage facilities are used in Brazil, which are efficient in controlling sharp peak flows in urban watersheds without, however, affecting the aesthetic appearance of the landscape in these environments. The purpose of this study is to model and estimate the volume of water infiltrated into the soil where a compensatory stormwater drainage system is inserted, which can contribute to groundwater recharge. Modeling was performed by means of a physical storage method and storage variation in soil using a tensiometer, and in digital form using the Hydrus 2D/3D software package. The monitored drainage system and the digitally designed system consist of a water retention basin, a ditch or filter, and an infiltration trench. Groundwater recharge was estimated based on soil analyses, geophysical investigations, flow measurements, and rainfall data, in addition to data collected during 454 days of continuous monitoring of the system by means of tensiometers installed on-site, rain gauges, and the construction of bimodal soil water retention curves using the filter paper method. The moisture content at different depths, the zero water flow plane, and the volumes moving in the soil matrix were calculated based on the identification of the soil water content and matric potential, the hydraulic conductivity in saturated conditions at the monitored depths, and the soil s characteristic curves. The results of the Soil Water Retention Curves (SWRC) and soil moisture content were negligible starting from a depth of 80cm. However, the groundwater recharge rate estimated by the tensiometer method and by the Hydrus digital model was about 45% of the total volume of rainfall. / Atualmente, eventuais problemas de enchentes e inundações, são causas diretas da impermeabilização de áreas nos centros urbanos e do ineficaz dimensionamento da drenagem pluvial nas cidades. No intuito de se controlar estes eventos, equipamentos de drenagem de baixo impacto são inovadoras no Brasil e eficientes no controle de vazões de pico acentuadas em bacias urbanas, sem sobretudo, renunciar à estética e à paisagem nestes ambientes. Neste trabalho objetivou-se modelar e estimar o volume de água infiltrado no solo, onde um sistema de drenagem pluvial compensatória está inserido, que é capaz de contribuir com a recarga freática. A modelagem foi realizada por meio do método de armazenamento e variação da armazenagem no solo com utilização de tensiômetro e de forma digital utilizando-se do software Hydrus 2D/3D. O sistema de drenagem monitorado e o diagramado digitalmente são constituídos de uma bacia de retenção de água, uma vala ou filtro gramado e uma trincheira de infiltração. Na tentativa de estimar a recarga freática realizaram-se, conjuntamente, análises de solo, investigações geofísicas, medidas de vazão, coleta de dados de chuva, além do monitoramento contínuo em 454 dias do sistema através da instalação de tensiômetros no local, pluviógrafos, além da construção de curvas bimodais de retenção de água nos solos por meio do método do papel filtro. A partir da identificação dos potenciais mátricos do solo, da condutividade hidráulica em condições saturadas para as profundidades monitoradas e da obtenção das curvas características do solo, foi possível calcular o teor de umidade em diferentes profundidades, identificar o plano de fluxo zero e calcular os volumes em movimento na matriz do solo. Os resultados obtidos pela verificação das Curvas de Retenção de Água no Solo (CRAs) e umidades de campo foram pouco expressivos a partir de 80cm de profundidade, entretanto, a recarga estimada obtida pelo método dos tensiômetros e pelo modelo digital Hydrus ficou em torno de um valor médio de 45% do volume total precipitado.

Abordagens funcionais e filogenéticas têm sido amplamente utilizadas no estudo de ecologia de comunidades e têm propiciado um melhor entendimento de como atributos funcionais e sua evolução influenciam padrões ecológicos observados atualmente na natureza. A incorporação da variabilidade intraespecífica em estudos recentes de ecologia de comunidades vegetais tem demonstrado que, apesar de a variabilidade intraespecífica de um atributo ser normalmente menor do que sua variabilidade interespecífica, estudos que consideram a variabilidade intraespecífica inferem mecanismos de organização de comunidades com mais acurácia. Além disso, abordagens analíticas que incluem a variabilidade intraespecífica em estudos de comunidades possibilitam integrar as escalas de populações e comunidades em ecologia. Abordagens filogenéticas recentes permitem a avaliação da interação entre composição filogenética de bancos regionais de espécies e a estrutura filogenética local de comunidades, o que permite a inferência de processos históricos e ecológicos que estruturam comunidades atuais. O objetivo geral desta tese foi avaliar padrões e inferir processos de organização de comunidades de plantas lenhosas da escala local à regional. Para isso, utilizei abordagens baseadas em atributos funcionais para avaliar o nicho de indivíduos (capítulo 2) e das espécies (capítulo 2 e 3) e abordagens filogenéticas para avaliar como a evolução influencia a similaridade funcional entre as espécies (capítulo 3), a formação de bancos de espécies locais (capítulo 3) e regionais (capítulo 4) e a estruturação de comunidades locais (capítulo 4). No capítulo 2, avaliei qual a importância relativa da substituição (turnover) de espécies e da variabilidade intraespecífica nas respostas médias e de dispersão de área foliar específica no nível de comunidade a um gradiente de abertura de dossel em uma metacomunidade de árvores juvenis. Nesse capítulo, concluí que a variabilidade intraespecífica é fundamental para a organização de comunidades lenhosas em florestas e arbustais, pois a área foliar específica dentro da mesma espécie varia conforme o ambiente e o contexto local de espécies interatoras. Essa plasticidade permite o estabelecimento de espécies em uma porção maior do gradiente de abertura do dossel. No capítulo 3, avaliei se espécies ocorrentes tanto na floresta quanto no campo diferem de espécies restritas à floresta ou ao campo quanto a resposta de seus atributos a espécies coocorrentes e ao gradiente ambiental. Concluí que uma ação combinada entre área foliar específica, espessura foliar e densidade de folhagem ajuda a explicar a organização de comunidades de plantas lenhosas em ecótonos floresta-campo. A plasticidade nesses atributos permite a colonização do campo por espécies que também ocorrem na floresta. No capítulo 4, avaliei se há associação entre a estrutura filogenética local (agrupamento ou repulsão) de comunidades de árvores e a distribuição geográfica de grandes linhagens de angiospermas no Neotrópico e Afrotrópico. A conclusão foi que diferenças regionais de composição filogenética entre o Neotrópico e o Afrotrópico são provavelmente um resultado de taxas diferenciais de especiação e extinção que seguiram a separação de Gondwana e atualmente influenciam a estrutura filogenética local de comunidades de árvores de florestas pluviais nos dois reinos. / Functional and phylogenetic approaches have been widely used in community ecology studies and have provided a better understanding of how functional traits and their evolution influence ecological patterns that are currently observed in nature. The incorporation of intraspecific variability in recent plant community ecology studies have demonstrated that, despite intraspecific variability of a given trait extent be usually lower than its interspecific variability, studies that account for intraspecific variability more accurately infer mechanisms of community assembly. Moreover, analytical approaches that incorporate intraspecific variability in community ecology studies enable integrating population and community scales in ecology. Recent phylogenetic approaches permit evaluating the interaction between the phylogenetic composition of regional species pools and local phylogenetic structure of communities, which enables the inference of historical and ecological processes structuring current communities. The general aim of this dissertation was to evaluate and infer assembly processes of woody plant communities from local to regional scales. For this, I used trait-based approaches to assess the niche of individuals (chapter 2) and species (chapter 2 and 3) and community phylogenetics approaches to evaluate how evolution influences the trait similarity between species (chapter 3), the formation of local and regional species pools (chapter 3 and 4, respectively) and the structuring of local communities (chapter 4). In chapter 2, I evaluated what is the relative importance of species turnover and intraspecific variability to the variation in trait mean and spread responses of specific leaf area at the community level across a canopy openness gradient in a tree juvenile metacommunity. In this chapter, I conclude that intraspecific variability is essential to woody community assembly in forests and shrublands, since specific leaf area within the same species varies according to the environment and local context of interacting species. This plasticity permits species establishment in a wider portion of the canopy openness gradient. In chapter 3, I evaluated whether species both in forest and grassland differ from species restricted to either forest or grassland regarding their trait-based responses to co-occurring species and environmental gradient. I concluded that an interplay between specific leaf area, leaf thickness and foliage density help explaining the assembly of woody plant communities in forest-grassland ecotones. The plasticity in these traits enables the colonization of the grassland by species that also occur in the forest. In chapter 4, I evaluated whether there is association between local phylogenetic structure (clustering or overdispersion) of tree communities and geographical distribution of major angiosperm lineages in the Neotropics and Afrotropics. In this chapter, I concluded that regional differences in phylogenetic composition between the Neotropics and Afrotropics are likely an outcome of differential rates of speciation and extinction following the breakup of Gondwana and currently influence local phylogenetic structure of rainforest tree communities in both realms.

Abordagens funcionais e filogenéticas têm sido amplamente utilizadas no estudo de ecologia de comunidades e têm propiciado um melhor entendimento de como atributos funcionais e sua evolução influenciam padrões ecológicos observados atualmente na natureza. A incorporação da variabilidade intraespecífica em estudos recentes de ecologia de comunidades vegetais tem demonstrado que, apesar de a variabilidade intraespecífica de um atributo ser normalmente menor do que sua variabilidade interespecífica, estudos que consideram a variabilidade intraespecífica inferem mecanismos de organização de comunidades com mais acurácia. Além disso, abordagens analíticas que incluem a variabilidade intraespecífica em estudos de comunidades possibilitam integrar as escalas de populações e comunidades em ecologia. Abordagens filogenéticas recentes permitem a avaliação da interação entre composição filogenética de bancos regionais de espécies e a estrutura filogenética local de comunidades, o que permite a inferência de processos históricos e ecológicos que estruturam comunidades atuais. O objetivo geral desta tese foi avaliar padrões e inferir processos de organização de comunidades de plantas lenhosas da escala local à regional. Para isso, utilizei abordagens baseadas em atributos funcionais para avaliar o nicho de indivíduos (capítulo 2) e das espécies (capítulo 2 e 3) e abordagens filogenéticas para avaliar como a evolução influencia a similaridade funcional entre as espécies (capítulo 3), a formação de bancos de espécies locais (capítulo 3) e regionais (capítulo 4) e a estruturação de comunidades locais (capítulo 4). No capítulo 2, avaliei qual a importância relativa da substituição (turnover) de espécies e da variabilidade intraespecífica nas respostas médias e de dispersão de área foliar específica no nível de comunidade a um gradiente de abertura de dossel em uma metacomunidade de árvores juvenis. Nesse capítulo, concluí que a variabilidade intraespecífica é fundamental para a organização de comunidades lenhosas em florestas e arbustais, pois a área foliar específica dentro da mesma espécie varia conforme o ambiente e o contexto local de espécies interatoras. Essa plasticidade permite o estabelecimento de espécies em uma porção maior do gradiente de abertura do dossel. No capítulo 3, avaliei se espécies ocorrentes tanto na floresta quanto no campo diferem de espécies restritas à floresta ou ao campo quanto a resposta de seus atributos a espécies coocorrentes e ao gradiente ambiental. Concluí que uma ação combinada entre área foliar específica, espessura foliar e densidade de folhagem ajuda a explicar a organização de comunidades de plantas lenhosas em ecótonos floresta-campo. A plasticidade nesses atributos permite a colonização do campo por espécies que também ocorrem na floresta. No capítulo 4, avaliei se há associação entre a estrutura filogenética local (agrupamento ou repulsão) de comunidades de árvores e a distribuição geográfica de grandes linhagens de angiospermas no Neotrópico e Afrotrópico. A conclusão foi que diferenças regionais de composição filogenética entre o Neotrópico e o Afrotrópico são provavelmente um resultado de taxas diferenciais de especiação e extinção que seguiram a separação de Gondwana e atualmente influenciam a estrutura filogenética local de comunidades de árvores de florestas pluviais nos dois reinos. / Functional and phylogenetic approaches have been widely used in community ecology studies and have provided a better understanding of how functional traits and their evolution influence ecological patterns that are currently observed in nature. The incorporation of intraspecific variability in recent plant community ecology studies have demonstrated that, despite intraspecific variability of a given trait extent be usually lower than its interspecific variability, studies that account for intraspecific variability more accurately infer mechanisms of community assembly. Moreover, analytical approaches that incorporate intraspecific variability in community ecology studies enable integrating population and community scales in ecology. Recent phylogenetic approaches permit evaluating the interaction between the phylogenetic composition of regional species pools and local phylogenetic structure of communities, which enables the inference of historical and ecological processes structuring current communities. The general aim of this dissertation was to evaluate and infer assembly processes of woody plant communities from local to regional scales. For this, I used trait-based approaches to assess the niche of individuals (chapter 2) and species (chapter 2 and 3) and community phylogenetics approaches to evaluate how evolution influences the trait similarity between species (chapter 3), the formation of local and regional species pools (chapter 3 and 4, respectively) and the structuring of local communities (chapter 4). In chapter 2, I evaluated what is the relative importance of species turnover and intraspecific variability to the variation in trait mean and spread responses of specific leaf area at the community level across a canopy openness gradient in a tree juvenile metacommunity. In this chapter, I conclude that intraspecific variability is essential to woody community assembly in forests and shrublands, since specific leaf area within the same species varies according to the environment and local context of interacting species. This plasticity permits species establishment in a wider portion of the canopy openness gradient. In chapter 3, I evaluated whether species both in forest and grassland differ from species restricted to either forest or grassland regarding their trait-based responses to co-occurring species and environmental gradient. I concluded that an interplay between specific leaf area, leaf thickness and foliage density help explaining the assembly of woody plant communities in forest-grassland ecotones. The plasticity in these traits enables the colonization of the grassland by species that also occur in the forest. In chapter 4, I evaluated whether there is association between local phylogenetic structure (clustering or overdispersion) of tree communities and geographical distribution of major angiosperm lineages in the Neotropics and Afrotropics. In this chapter, I concluded that regional differences in phylogenetic composition between the Neotropics and Afrotropics are likely an outcome of differential rates of speciation and extinction following the breakup of Gondwana and currently influence local phylogenetic structure of rainforest tree communities in both realms.

With an intensification of heavy rain events in a changing climate and a rapid urbanization the risk for pluvial flooding is increasing in our societies. Pluvial flooding, which is formed when the rainfall rate exceeds the infiltration or drainage rate, can occur rapidly and cause great damages, large economic losses and possibly risk human lives. This kind of flooding is difficult to predict since it is caused by short-term and often local processes, but preventive measures and more robust infrastructure developed over the last decades have decreased the risk of the most severe damages. One way to prevent damage is to map risk areas and take measures by performing a cloudburst modelling, which can be done as a 2D hydraulic modelling. Common practice in cloudburst modelling today is to use a uniform design storm, often the Chicago Design Storm (CDS), with the same hyetograph applied evenly over the whole model area. Even though rain is not spatially uniform this assumption might be valid for more stratiform frontal rain. Intense rain events however have a higher spatial variation in rain intensity, and an assumption like this might significantly affect the results. This study aimed to investigate the effect of the spatial variation in rain intensity on the modelled hydraulic response from an intense rain event. It was performed through a case study of the cloudburst in Gävle, Sweden, in August 2021. A 2D hydraulic model of the city was prepared in the software MIKE 21 Flow Model FM and the cloudburst event was simulated with a spatially varied rainfall input, based on radar data from the event with a 2x2 km resolution, and with spatially uniform rainfall input both with the temporal variation in rain intensity from the event and with a Chicago Design Storm, all with the same total volume. The scenarios were evaluated in terms of proportion of the model area being flooded, the average maximum flooding depth and by mapping the difference in flooding depth over the whole area. The results showed that the spatial variation of rainfall input had a significant effect on the hydraulic response in the city and that assuming a uniform rainfall might lead to an underestimation of the flooding depths in parts of the model area compared to a varied one. The average flooding depth was only a few percent higher for the spatially varied rain compared to the uniform rain with a similar time variation, but in large central areas of the city the model with the uniform rain underestimated the maximum flooding depth by 5-35%. The uniform CDS rain was seen to both over- and underestimate the flooding depth, but in the central and flooded parts of the city underestimation dominated. This points out a risk of using uniform design storms in cloudburst modelling, since a spatially varied rain of the same volume could give more severe effects than the simulated response and that using a uniform design storm potentially introduces an uncertainty in the modelled results that could be important to point out and further quantify. / Med en intensifiering av häftiga regnväder i ett förändrat klimat och en allt snabbare urbanisering ökar risken för pluviala översvämningar i våra samhällen. Pluviala översvämningar, som skapas av att regnintensiteten är högre än infiltrations- eller dräneringshastigheten, kan uppstå plötsligt och orsaka stora skador, ekonomiska förluster och även i värsta fall riskera människoliv. Denna typ av översvämning är svår att förutse eftersom den orsakas av snabba och ofta lokala processer, men förebyggande åtgärder och mer robust infrastruktur som har utvecklats de senaste decennierna har minskat risken för de allvarligaste skadorna. Ett sätt att förebygga skador är att kartera riskområden genom skyfallsmodellering, till exempel med en tvådimensionell hydraulisk modell. Praxis idag är att använda spatialt uniforma typregn vid skyfallsmodellering, där samma hyetograf appliceras jämnt över hela modellområdet. Detta antagande kan ge giltiga resultat för mer stratiforma frontregn, men intensiva regn, skyfall, har generellt sett en hög spatial variation i intensiteten vilket gör att antagandet skulle kunna påverka resultatet signifikant. Denna studie syftade till att undersöka effekten av den spatiala variationen i regnintensitet på den simulerade hydrauliska responsen från ett intensivt regn och den utfördes som en fallstudie av skyfallet i Gävle 17-18 augusti 2021. En 2D hydraulisk modell av Gävle förbereddes i programmet MIKE 21 Flow Model FM och simuleringar utfördes med en spatialt varierad regnindata, baserad på radardata från tillfället med en 2x2 km upplösning, och med spatialt uniforma regnindata både med den verkliga tidsvariationen och med en Chicago Design Storm (CDS), alla med samma totala volym. Skillnaden mellan scenarierna utvärderades genom att jämföra andel översvämmat modellområde, medel av maximala översvämningsdjupet och en kartering av skillnaden i översvämningsdjup över hela modellområdet. Resultaten visade att den spatiala variationen i regnindatan hade en signifikant effekt på den simulerade hydrauliska responsen i staden och att antagande om uniform regnintensitet kan leda till en underskattning av översvämningsdjupen i modellområdet jämfört med ett varierat regn. Medelvärdet av översvämningsdjupet var endast några procent högre  för det spatialt varierade regnet, men i stora centrala områden underskattade modellen med det uniforma regnet det maximala översvämningsdjupet med 5-35 %. Det uniforma CDS-regnet både under- och överskattade översvämningsdjupet, men i centrala och översvämmade områden var det större delar som underskattades. Detta visar på en risk med att använda uniforma typregn i skyfallsmodellering, då ett spatialt varierat regn med samma volym skulle kunna ge betydligt allvarligare effekter än de som modellen har visat och att användandet av uniforma testregn potentiellt inför en osäkerhet i resultaten som är viktig att poängtera och även att vidare undersöka och kvantifiera.

Cette étude comporte deux objectifs principaux. Le premier est de donner des ordres de grandeur et des gammes de variation des paramètres traduisant : (1) la taille, la masse volumique, la vitesse de chute des soudes transportés par temps de pluie à l'aval des réseaux d'assainissement; (2) la répartition, dans les rejets urbains de temps de pluie, entre pollution dissoute et pollution fixée sur ces solides, ainsi que la répartition de cette pollution entre classes de particules. Le deuxième objectif est de fournir des éclairages pour des options ou des solutions techniques visant à fonder une politique de lutte contre la pollution des rejets urbains par temps de pluie. La première partie de ce mémoire est consacrée aux questions de méthode (sélection des paramètres à mesurer, choix des sites de mesure, ajustement des procédures de prélèvement et de mesure). Nous analysons ensuite, dans la deuxième partie, les résultats obtenus au cours de neuf pluies, réparties sur quatre sites très différents par leur situation géographique, par la nature du réseau et par la dimension du bassin versant. La dernière partie aborde les trois thèmes suivants : (1) flux polluants et volumes associés ; (2) identification des sources de cette pollution ; (3) dimensionnement et mode de gestion des capacités à mettre en place pour intercepter et traiter la pollution.

Pluvial floods are formed directly from surface runoff after extreme rain events. Urban areas are prone to suffer from these floods due to large portions of hardened surfaces and limited capacity in the stormwater infrastructure. Previous research has shown that catchment response is influenced by the spatio-temporal behaviour of the rainstorm. A rainstorm moving in the same direction as the surface flow can amplify the runoff peak and temporal variability of rainfall intensity generally results in greater peak discharge compared to constant rainfall. This research attempted to relate the effect of storm movement on flood propagation in urban pluvial flooding to the effect from different distributions of rainfall intensity. An additional objective was to investigate the flood response from recent findings on the temporal variability in Swedish rain events and compare it to the flood depths produced by a CDS-rain (Chicago Design Storm), where the latter is the design practice in flood modelling today. A 2D surface model of an urban catchment was coupled with a 1D model of the drainage network and forced by six different hyetographs. Among them were five empirical hyetographs developed by Olsson et al. (2017) and one a CDS-rain. The rainstorms were simulated to move in different directions: along and against the surface flow direction, perpendicular to it and with no movement. Maximum flood depth was evaluated at ten locations and the model results show that storm movement had negligible effect on the flood depths. The impact from the movement was likely limited by the big difference in speed between the rainstorm and the surface flow. All evaluated locations showed a considerable sensitivity to changes in the hyetograph. The maximum flood depth increased at most with a factor of 1.9 depending on the hyetograph that was used as model input. The CDS-rain produced higher flood depths compared to the empirical hyetographs, although one of the empirical hyetographs produced a similar result. Based on the results from this case study, it was concluded that storm movement was not as critical as the temporal variability of rainfall when evaluating maximum flood depth. / Pluviala översvämningar skapas från ytavrinning vid intensiva nederbördstillfällen. De uppstår ofta i urbana miljöer till följd av den höga andelen hårdgjorda ytor och ledningsnätets begränsade kapacitet. Forskning har visat att ett regnmolns rörelseriktning och hastighet påverkar avrinningsförloppet. Om molnet rör sig längs med flödesriktningen i terrängen kan en ökning i vattenlödet nedströms ett avrinningsområde uppstå. Denna effekt har visat sig vara störst om hastigheten hos regnmolnet och vattenflödet är likvärdiga. Ytterliggare en faktor som påverkar avrinningsförloppet är hur regnintensiteten är fördelad över tid. Olsson et al. (2017) har tagit fram fem empiriska regntyper som speglar tidsfördelning inom ett Svenskt regntillfälle. Inom översvämningsmodellering är det vanligt att använda ett så kallat CDS-regn (Chicago Design Storm), vilken har en given tidsfördelning. Med anledning av detta är det intressant att jämföra översvämningar genererade av ett CDS-regn och av de empiriska regntyperna. Syftet med denna studie var att utreda hur regnmolns rörelse påverkar urbana pluviala översvämningar med avseende på vattendjup, samt att jämföra denna påverkan med effekten från olika tidsfördelningar av regnintensiteter. En kombinerad dagvattenmodell (1D) och markavrinningsmodell (2D) av en mindre svensk tätort användes för att simulera olika regnscenarier. De fem empiriska regntyperna och ett CDS-regn simulerades med en rörelseriktning längs med, emot och vinkelrätt i förhållande till flödesriktningen. Även scenarier med stationära regnmoln simulerades. Maximala översvämningsdjup utvärderades i tio punkter spridda över hela modellområdet. Resultatet från simuleringarna visade att regnmolnets rörelse hade försumbar påverkan på översvämningsdjupen. De olika tidsfördelningarna av regnintensitet hade däremot betydande påverkan på de maximala översvämningsdjupen. Som mest var det det maximala översvämningsdjupet 1.9 gånger större beroende vilken regntyp som användes som indata. CDS-regnet genererade i regel de största översvämningsdjupen, även om utfallet från en av de fem empiriska regntyperna var förhållandevis likvärdigt. Regnintensitetens tidsfördelning var därmed en kritisk parameter vid den hydrauliska modelleringen av urbana pluviala översävmningar, till skillnad från molnrörelse som hade försumbar påverkan.