Une croyance véhiculée par bon nombre de scientifiques et fortement médiatisée, veut que le réchauffement planétaire provoque une augmentation de la variabilité du climat et des extrêmes climatiques. Cela constitue présentement l'une des préoccupations mondiales majeures du fait des répercussions sur le bien-être des populations, l'environnement, et l'économie. L'objectif principal de cette recherche consiste à élucider en partie cette question pour la province de Québec, à l'aide de la température, le paramètre prépondérant du climat (Env. Can, 1992). Il s'agit donc de vérifier si le réchauffement qu'a connu le Québec au courant du XXe siècle, a engendré une plus grande variabilité inter annuelle et à chacune des saisons, et inter mensuelle des températures. Au Québec, les relevés de la température maximale et minimale moyenne mensuelle, couvrant la période 1895 à 1995, ont récemment été homogénéisés à plus de vingt-deux stations météorologiques réparties du nord au sud de la province. Trois hypothèses sous-tendent l'objectif principal : 1- Le climat actuel est plus variable qu'au début du siècle, lorsque que le climat était plus froid; 2- Il existe une corrélation positive entre la température et la variabilité (puisque nous pensons qu'une hausse de la température va s'accompagner d'une hausse de la variabilité); 3- La période comprise entre 1940 et 1970 a été la moins variable du siècle. Cette dernière hypothèse a été formulée par des chercheurs d'Environnement Canada, et reprise ici afin d'être validée pour le Québec. Au niveau méthodologique, nous avons d'abord divisé le Québec en quatre zones géographiques. L'échelle temporelle de 30 ans a été retenue pour refléter les tendances au réchauffement et au refroidissement (moyenne mobile), et les tendances à l'augmentation et à la diminution de la variabilité (écart-type mobile) au courant des trois périodes à l'étude : 1895 à 1940, 1941 à 1970, et 1971 à 1995. Contre toutes attentes, le réchauffement a engendré une baisse de la variabilité inter annuelle et inter mensuelle jusque vers 1970. Après cette date, la légère hausse des températures s'est traduite par une augmentation de la variabilité, presque équivalente à celle du début du siècle, alors que les températures étaient plus froides. L'objectif principal est donc véridique depuis 1970, mais la première hypothèse est rejetée. Les températures moyennes annuelles provinciales étaient plus variables au début du siècle qu'au courant de la dernière période. Également, les corrélations inverses des courbes de la moyenne mobile et de l'écart-type inter annuel et inter mensuel au niveau provincial et zonal, nous obligent à rejeter la deuxième hypothèse. La saison estivale dans le Sud du Québec montre une corrélation positive plus forte (0,65) qu'aux autres saisons, avec un niveau de signification de 99,5%. Pour sa part, la troisième hypothèse est celle qui laisse le moins d'ambiguïté. La période comprise entre 1940 et 1970 a été la moins variable du siècle à l'échelle provinciale et zonale, autant au niveau inter annuel, qu'inter mensuel. De tels résultats laissent supposer qu'un réchauffement substantiel peut provoquer une élévation de la variabilité au courant des mois les plus chauds, soit à l'été et à l'automne, qui se fera davantage sentir dans le Sud du Québec, là où la température est la plus élevée et où se concentre plus de 80% de la population. Inversement, si la tendance se poursuit, les régions de basses températures telles que le Nord et le Centre de la province, connaîtront une baisse importante de la variabilité hivernale et printanière. Étant donné l'importance de ce sujet au niveau sociétal pour les générations présentes et futures et devant l'incertitude face au climat, il faut entamer dès maintenant un suivi rigoureux des fluctuations de la température afin de se préparer humainement, environnementalement, et économiquement, à faire face à des changements. ______________________________________________________________________________

Depuis les 100 dernières années, la température de la Terre a fortement augmenté en raison des changements climatiques. Par exemple, le sud du Québec a connu des anomalies d’environ +1,2 °C depuis 1970. Or, deux conséquences possibles d’une telle augmentation de température sont (i) le déplacement des distributions géographiques des espèces vers des latitudes ou altitudes plus froides, et (2) une modification des communautés favorisant les espèces adaptées au chaud. À l’été 2012, l’inventaire floristique effectué par Gilles Marcotte et Miroslav Grandtner en 1970 a été reproduit dans le Parc du Mont-Mégantic. Ce site d’étude se distingue par un fort gradient altitudinal et une transition abrupte entre la forêt de feuillus et la forêt boréale, ce qui en fait un site propice à l’étude des questions reliées au climat. Ainsi, 48 parcelles de 0,1 et 0,2 acres (~400 et 800 m2) ont été inventoriées à 42 ans d’intervalle sur l’ensemble du parc. Ce mémoire vise donc à déterminer s’il y a eu des changements dans les communautés végétales du Mont-Mégantic, et si oui, si ces changements vont dans la direction prédite par le réchauffement climatique. Les résultats suggèrent un effet visible du réchauffement climatique puisque les espèces se sont en moyenne déplacées vers le sommet de façon notable, toutes strates confondues (8,5 ± 1,6 m par décennie). De plus, cette augmentation de l’altitude moyenne des espèces est cohérente avec une augmentation des Community Temperature Indices (CTI) et des Community Moisture Indices (CMI) des parcelles (0,2 ± 0,1 °C et -0,13 ± 0,05 unités arbitraires d’humidité, respectivement, en 42 ans), suggérant une représentation légèrement accrue des espèces adaptées au chaud et au sec. Ces résultats sont cohérents avec le réchauffement régional observé, puisque celui-ci peut réduire la disponibilité de l’eau. Par contre, un rôle potentiel du changement de régime de lumière a été mis en évidence, particulièrement pour les herbacées, qui sembleraient affectées par une ouverture accrue de la canopée par rapport à 1970. Finalement, considérant que la variation spatiale des CTI est équivalente au gradiant adiabatique de température (-0,55 °C/100 m d’altitude), nos résultats indiquent que les espèces végétales du Mont-Mégantic subissent probablement un retard les empêchant de se déplacer de manière à suivre l’augmentation de température observée. Les conclusions de ce mémoire soulignent que le réchauffement climatique peut mener à des changements visibles dans les communautés végétales, et ce, même lorsque ces communautés sont relativement bien protégées.

Cette thèse traite de l'intégration des contraintes liées à la mondialisation dans les méthodes de comptabilité environnementales. Nous proposons tout d'abord une analyse de la capacité des principales méthodes actuelles à répondre aux attentes sociétales et à relever les défis liés à la mondialisation. Nous développons à cette fin le premier cadre analytique spécifique à ces méthodes. Nous développons ensuite un modèle intégrant certaines des contraintes liées à la mondialisation. Ce modèle combine un modèle entrées-sorties mondial, décrivant les activités de production, de consommation et de commerce international ainsi que les émissions qui en résultent, avec un modèle mondial de transport de polluants intégrant l'exposition humaine, et un modèle d'impact environnemental. Nous appliquons ce modèle pour établir la première quantification des impacts environnementaux sur la santé humaine liés aux émissions de particules fines (PM2.5) induits par la consommation des pays de l'OCDE dans le reste du monde selon une perspective cycle de vie. Nous appliquons ensuite le modèle entrées-sorties pour analyser le potentiel d'une taxe carbone aux frontières de l'UE. Nous proposons enfin un nouveau type d'analyse structurelle que nous appliquons aux émissions de carbone chinoises afin de déterminer quels sont les pays qui induisent ces émissions de par leur consommation, c'est à dire pour la production des biens et services exportés en incluant leurs chaines de production. Cette analyse est utilisée pour déterminer un potentiel schéma de partage international des coûts de dé-carbonisation de la Chine, tel qu'évoqué durant les préparatifs de la conférence sur le climat de Copenhague.

Dans un contexte de réchauffement climatique, la fonction puits de carbone des tourbières à sphaignes est susceptible d'être altérée en raison d'une modification des interactions sphaignes-microorganismes, responsables de l'accumulation de carbone. L'objectif de cette thèse a été (1) d'identifier les interactions chimiques entre les polyphénols des sphaignes et les communautés microbiennes des sphaignes et (2) d'évaluer l'impact du réchauffement climatique sur ces relations.Un dispositif expérimental (Open Top Chambers) simulant in situ une hausse modérée des températures (+ 1°C) a été installé sur la tourbière de Frasne (25). La hausse des températures a provoqué une modification du réseau alimentaire microbien avec l'augmentation de la biomasse des bactéries et une baisse importante (-70%) de la biomasse des prédateurs (amibes à thèque). Le réchauffement climatique a également induit une baisse de la production de polyphénols, diminuant ainsi leur effet inhibiteur sur les microorganismes. En parallèle à cette baisse, une hausse des activités enzymatiques phénoloxydases a également été enregistrée. Le réchauffement a ainsi modifié les relations polyphénols - phénoloxydases, deux éléments essentiels du cycle du carbone des tourbières.Les différents changements induits par le réchauffement climatique (polyphénols, phénoloxydases, réseau trophique microbien) ont aussi conduit à une modification des relations " sphaignes-microorganismes " via une accélération potentielle du recyclage des nutriments, ce qui pourrait influencer sur le long terme le fonctionnement de l'écosystème tourbière.

Un nombre croissant de conflits armés dans le monde est relié à une origine climatique. Les études sur les causes du conflit tiennent le climat, et plus spécifiquement le réchauffement, pour un multiplicateur de menaces. Mais, de par leurs résultats divergents, ces études répondent peu au défi posé par les perspectives alarmantes du réchauffement. Dans ce sillage, l’objectif de ce mémoire est d’étudier l’effet de la hausse de la température sur les conflits armés. Pour ce faire, le prisme de l’agriculture a d’emblée été privilégié, en raison de la dépendance des économies en proie aux conflits au secteur agricole. Suivant une approche de panel, et dans le cadre d’un modèle à effets fixes, un potentiel agricole a été défini pour chaque pays par sa capacité à cultiver des céréales d’une part et par une mesure de la rareté de l’eau dans les bassins versants, d’autre part. Les résultats des estimations confirment l’hypothèse d’un impact plus grand de la hausse des températures sur les pays à faible potentiel agricole. Ces résultats démontrent qu’un bon potentiel agricole, et notamment une bonne mesure de la rareté de l’eau, peuvent agir comme rempart contre l’incidence des conflits. Parmi les chiffres phares, il est à indiquer par exemple qu’un bon indice d’aptitude à la culture céréalière inhibe de plus de 4 % la probabilité d’incidence d’un conflit armé dans un pays donné. Inversement, un niveau très élevé de la rareté des ressources en eau, cette fois, exacerbe les conflits à hauteur de 21,53 %. Cette étude invite dès lors à prendre plus en compte le rôle de l’agriculture comme rempart contre l’incidence des conflits. Une meilleure gestion des ressources hydriques est tenue pour primordiale dans l’anticipation des hausses de température. Par ailleurs, il serait tout aussi approprié d’intégrer les mesures d’atténuation des crises alimentaires dans la réflexion sur les conséquences du changement climatique, surtout pour les pays les plus vulnérables. Cette estimation de l’effet de l’interaction du climat et de l’agriculture sur les conflits au niveau étatique est une première étape dans l’élaboration de modèles plus précis, intégrant des estimations davantage géo-localisées, à la fois de la violence armée et des variables agro-climatiques.

Les zones polaires sont les premières à subir les effets du réchauffement climatique.L'estimation de l‟impact physiologique d‟une augmentation de température sur les espèces de ces régions est capitale afin de prédire l'évolution des écosystèmes polaires. Les conséquences physiologiques de l‟augmentation des températures peuvent affecter les capacités de résistance et de survie des organismes. Le krill constitue un maillon clé des écosystèmes polaires, il est aussi à la base de la chaine trophique de ces régions. Dans ce contexte, une étude comparative de la thermotolérance de trois espèces de krill polaires a été effectuée. Deux espèces d‟Antarctique Euphausia superba et Euphausia crystallorophias, et une espèce d‟Arctique, Thysanoessa inermis. La détermination de la température limite de tolérance (CT50) a été estimée sur ces 3 espèces. E. superba et T. inermis présentent des tolérances thermiques similaires, alors que E. crystallorophias a une CT50 légèrement inférieure. Cinq isoformes d‟Hsp70 ont été caractérisées, pour chaque espèce. Leur expression génique a été suivie au cours d‟augmentations de la température du milieu. Le suivi de ces biomarqueurs a permis d‟estimer la température limite à laquelle les premiers dommagescellulaires apparaissent. Les cinétiques d‟expressions de chaque espèce se sont révéléesdifférentes : une forte réponse Hsp70 a été observée chez T. inermis, alors que chez E.crystallorophias celle–ci est beaucoup plus faible. Aux mêmes températures E .superba ne développe pas de réponse Hsp70, malgré sa forte thermotolérance. La multiplication des expériences de choc thermique sur cette espèce (intensité et durée) n'a pas révélé de réponseHsp70, mais confirmé sa grande thermotolérance pour un organisme antarctique. / Polar regions are the first to be impacted by global warming. The physiological impact appraisal of a temperature increase over local species is critical to foresee future evolutions of polar ecosystems. Physiological consequences of temperature rises can affect organisms both in their hardness and survival. Krill stands as a key component for polar ecosystems and therefore constitutes the core diet of local predators. In such context, a thermal tolerance comparative analysis of three distinct polar krill species has been carried out: two Antarctic species Euphausia superba and Euphausia crystallorophias, and one Arctic species,Thysanoessa inermis. The determination of thermal tolerance (CT50) was conducted on these three species. E. superba and T. inermis analysis showed similar thermal tolerances, while E.crystallorophias CT50 was slightly lower. Five isoforms of Hsp70 have been characterized foreach species. Their gene expression has been monitored through temperature increases of their environment. This biomarkers monitoring allowed an estimation of the critical temperature at which cellular damages appear. Kinetic expressions vary for each species: a strong response was observed in Hsp70 T. inermis, whereas response is much lower in E.crystallorophias. For similar temperatures, E .superba does not provide any Hsp70 response,despite its high thermal tolerance. The accumulation of heat shock experiments on this species, in intensity and duration, still did not provide any Hsp70 response, although it confirmed its highly noticeable heat tolerance for an Antarctic organism.

Depuis le Sommet de Johannesburg (2002), la France s'est engagée dans la Stratégie nationale du développement durable. Les orientations de ce programme politique se fondent sur les résultats de l'expertise intergouvernementale sur l'évolution des climats. Il s'agit de solliciter la mobilisation, notamment des sciences, des médias et de l'école autour d'un compromis social d'apparence consensuelle dont est discutée ici la construction. Dans ce contexte, la recherche porte sur les logiques d'engagement d'enseignants face à la question complexe, expertisée et médiatisée de l'évolution climatique. Durant l'année scolaire 2006-2007, une expérimentation a été élaborée avec huit enseignants de lycée, de différentes disciplines scolaires. Ils ont été invités à faire des propositions pour un enseignement de l'évolution climatique dans le cadre du programme de généralisation de l'éducation au développement durable. Deux approches théoriques (communicationnelle et didactique) ont été mobilisées pour étudier leurs représentations sociales de la question climatique et de la fonction éducative. L'expérimentation révèle que les perceptions des risques climatiques et des effets de la communication didactique conduisent les enseignants à adopter diverses postures, entre enseignement de choix et éducation aux choix. Dans le cadre de l'éducation scientifique citoyenne et de l'éducation au développement durable, cette étude milite pour une éthique de la communication didactique associée à une représentation des sciences socialisées.

L’océan Arctique, particulièrement sensible au changement climatique, a vu lors des dernières décennies une augmentation de sa température deux fois supérieure à la moyenne mondiale. Certains scientifiques prévoient la disparition complète de la banquise pour 2050. Du fait de la future disparition des algues de glace et de l’augmentation de la fonte du pergélisol, une réévaluation de leurs contributions respectives au stockage de CO2 est nécessaire. Dans cette étude, nous avons ainsi montré que les algues de glace possèdent une forte capacité de préservation dans les sédiments (et donc de stockage du CO2) due à l’incapacité de leurs bactéries à les reminéraliser. A l’inverse, les quantités grandissantes de pergélisol rejetées en mer sont fortement reminéralisables. L’effet conjoint de l’augmentation du rejet de CO2 lors de la dégradation du pergélisol et de la diminution de son stockage par les algues de glace devrait donc contribuer à une amplification du réchauffement climatique. / With a rise in Arctic temperatures almost twice as large as the global average in recent decades, it is at high latitude that the effects of global warming are the most evident. Thus, some scientists have already predicted the complete disappearance of sea ice for 2050. Due to the future disappearance of ice algae and the increase of permafrost thawing, a reassessment of their respective contributions to CO2 storage was required. We have shown that unlike permafrost, ice algae are highly preserved in sediments (allowing CO2 storage) due to the inability of their bacteria to remineralize them. The combined effect of increasing discharge of permafrost by Arctic rivers and decreasing storage of ice algae due to the disappearance of sea ice should thus contribute to increase the global warming.

La modélisation physique en enceinte de gel est utilisée pour analyser les impacts du réchauffement climatique sur l'évolution des paysages en contexte périglaciaire. Les données expérimentales nous montrent (i) l'importance des conditions de saturation de la couche active dans le déclenchement des mécanismes lents et rapides des sols et (ii) l'impact des perturbations des régimes thermiques et hydriques du sol qui modifient à la fois les taux d'érosion et la dynamique des versants périglaciaires. - Lors de précipitations modérées, cryoexpulsion, cryoreptation/gélifluxion et glissements gravitaires sont autant de processus intervenant dans la modification de la morphologie du versant (érosion régressive). - Lors de précipitations intenses, les processus d'érosion rapide type coulées de débris deviennent prédominants, accélérant la dégradation du versant. Ils s'initient systématiquement (i) au niveau des pentes les plus fortes et (ii) en présence d'un pergélisol qui limite l'infiltration de l'eau en profondeur et joue le rôle de plan de glissement. Les taux d'érosion les plus forts sont enregistrés au cours des précipitations les plus intenses. Ces résultats devraient (i) constituer une aide précieuse pour établir une méthodologie de mesure in situ des systèmes périglaciaires et (ii) améliorer la connaissance sur l'évolution morphologique des versants, lorsque le réchauffement climatique augmente à la fois la profondeur du toit du pergélisol et la quantité d'eau apportée aux versants lors des dégels de printemps. Le travail doit désormais se focaliser sur le contrôle exercé par la dynamique de saturation du sol sur les processus d'érosion de versant.

Les tendances spatiales et temporelles du mercure en Arctique ont été étudiées au travers de l'analyse de ce métal dans les tissus durs, i.e. dents et poils, des phoques annelés (Phoca hispida) et des ours polaires (Ursus maritimus). Aucune influence du sexe sur les concentrations n'a été détectée dans les tissus de ces deux espèces alors que l'âge est apparu comme un facteur d'influence important.Deux tendances spatiales ont été observées dans les tissus de ces deux espèces : un premier gradient d'augmentation du mercure de l'Est vers l'Ouest de l'Arctique, i.e. de Svalbard, vers le Groenland et enfin, l'Arctique canadien, et un second du Sud vers le Nord de l'Arctique canadien, résultant très probablement de la minéralogie du socle rocheux, mais aussi potentiellement de facteurs biotiques et abiotiques.Une tendance à l'augmentation des concentrations de mercure a été globalement détectée entre la période préindustrielle et la fin du XXe siècle. Cependant, les variations temporelles associées à la seconde partie du XXe siècle révèlent une augmentation continue dans l'Ouest de l'Arctique et une tendance à la diminution dans l'Est de l'Arctique, cette différence étant probablement liée à des apports distincts des masses d'air atmosphériques à ces deux régions. Par ailleurs, une composante de variabilité climatique pourrait contribuer aux variations observées ces dernières décennies en influençant les habitudes alimentaires de ces prédateurs marins arctiques. Ainsi, les isotopes stables d'azote et de carbone s'avèrent être un outil essentiel à coupler aux études sur les tendances de mercure pour permettre de déterminer la part d'un changement dans le régime alimentaire ou dans les niveaux environnementaux.Cette étude a mis en évidence l'importance des poils comme tissu de monitoring non-invasif et pertinent pour un suivi régulier voire annuel tandis que l'utilisation des dents s'avère être plus adaptée à la reconstruction de tendances sur le long-terme.