Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La performance d'un algorithme sur une architecture donnée dépend à la fois de la vitesse à laquelle le processeur effectue des opérations à virgule flottante (flops) et de la vitesse d'accès à la mémoire et au disque. Etant donné que le coût de la communication est beaucoup plus élevé que celui des opérations arithmétiques, celle-là forme un goulot d'étranglement dans les algorithmes numériques. Récemment, des méthodes de sous-espace de Krylov basées sur les méthodes 's-step' ont été développées pour réduire les communications. En effet, très peu de préconditionneurs existent pour ces méthodes, ce qui constitue une importante limitation. Dans cette thèse, nous présentons le préconditionneur nommé ''Communication-Avoiding ILU0'', pour la résolution des systèmes d’équations linéaires (Ax=b) de très grandes tailles. Nous proposons une nouvelle renumérotation de la matrice A ('alternating min-max layers'), avec laquelle nous montrons que le préconditionneur en question réduit la communication. Il est ainsi possible d’effectuer « s » itérations d’une méthode itérative préconditionnée sans communication. Nous présentons aussi deux nouvelles méthodes itératives, que nous nommons 'multiple search direction with orthogonalization CG' (MSDO-CG) et 'long recurrence enlarged CG' (LRE-CG). Ces dernières servent à la résolution des systèmes linéaires d’équations de très grandes tailles, et sont basées sur l’enrichissement de l’espace de Krylov par la décomposition du domaine de la matrice A. / The performance of an algorithm on any architecture is dependent on the processing unit’s speed for performing floating point operations (flops) and the speed of accessing memory and disk. As the cost of communication is much higher than arithmetic operations, and since this gap is expected to continue to increase exponentially, communication is often the bottleneck in numerical algorithms. In a quest to address the communication problem, recent research has focused on communication avoiding Krylov subspace methods based on the so called s-step methods. However there are very few communication avoiding preconditioners, and this represents a serious limitation of these methods. In this thesis, we present a communication avoiding ILU0 preconditioner for solving large systems of linear equations (Ax=b) by using iterative Krylov subspace methods. Our preconditioner allows to perform s iterations of the iterative method with no communication, by applying a heuristic alternating min-max layers reordering to the input matrix A, and through ghosting some of the input data and performing redundant computation. We also introduce a new approach for reducing communication in the Krylov subspace methods, that consists of enlarging the Krylov subspace by a maximum of t vectors per iteration, based on the domain decomposition of the graph of A. The enlarged Krylov projection subspace methods lead to faster convergence in terms of iterations and to parallelizable algorithms with less communication, with respect to Krylov methods. We discuss two new versions of Conjugate Gradient, multiple search direction with orthogonalization CG (MSDO-CG) and long recurrence enlarged CG (LRE-CG).

La biodiversité est actuellement fortement menacée par les activités humaines. Dépendant des milieux marins et terrestres, les oiseaux marins sont particulièrement exposés aux pressions anthropiques. À La Réunion, les conséquences des impacts des aménagements sur les populations restent méconnues. Dans une optique de conservation et de réalisation d'études environnementales pertinentes, des informations fiables sur la répartition des espèces, sur leur comportement de vol et une évaluation de leur vulnérabilité vis-à-vis des aménagements sont nécessaires. Les objectifs de cette thèse sont de préciser des données biologiques et d'évaluer la vulnérabilité des oiseaux marins nocturnes de La Réunion face aux aménagements. Nous avons étudié l'évolution de la taille et de la répartition des colonies de puffin tropical Puffinus bailloni à l'échelle de l'île sur une période de 19 ans. Les patterns de vol du puffin tropical et du pétrel de Barau Pterodroma baraui ont été caractérisés par imagerie radar à différentes échelles temporelles et spatiales. Nos résultats montrent une stabilité apparente de la population de puffin tropical malgré la forte pollution lumineuse. Le puffin tropical et le pétrel de Barau présentent des patterns de vol spécifiques. Les effectifs estimés de pétrel de Barau suggèrent une population plus importante que celle connue actuellement. Les effectifs estimés de puffin tropical sont cohérents avec les estimations actuelles. Les jeunes pétrels de Barau s'envolent principalement durant les premières heures de la nuit. Des outils d'aide à la décision ont été produits. Nos travaux soulèvent la nécessité de poursuivre des recherches fondamentales et appliquées. / The biodiversity is currently threatened by human activities. As they depend both of marine and terrestrial habitats, seabirds are particularly exposed to human pressures. In Reunion Island, the consequences of the urbanization on populations are unknown. For conservation and environmental assessment purposes, accurate information on the species repartition, flight patterns and vulnerability to infrastructure is required. The goals of this thesis are to update biological information on species and to assess the vulnerability of nocturnal seabirds of Reunion Island exposed to infrastructure. We studied the evolution of the size and the repartition of the colonies of tropical shearwater Puffinus bailloni at the scale of the entire island over a 19-years period. The flight patterns of tropical shearwater and Barau's petrel Pterodroma baraui were described with radar technology at different spatial and temporal scales. Our results show an apparent stability of the tropical shearwater population despite an important light pollution. Tropical shearwater and Barau’s petrel present specific flight patterns. The estimated census of Barau's petrel suggests a population size higher than current estimation whereas the estimated census of tropical shearwater is reliable to current estimations. Barau's petrels' juveniles mostly take off during the first hours of the night. Decision making tools have been produced. Our study also highlights the need to conduct further fundamental and applied researches.

Alors que nous faisons face à une crise biologique majeure, acteurs institutionnel et ONGs exhortent les entreprises à s’engager pour enrayer cette érosion écologique. L’objectif de la thèse est d’analyser, évaluer et faire évoluer la contribution potentielle des entreprises à la conservation de la biodiversité dans le cadre de leur responsabilité sociétale (RSE).Un cadre d’analyse est développé pour évaluer la prise en charge par une entreprise de ses responsabilités écologiques en termes de moyens – les initiatives RSE a priori favorables à la biodiversité mises en œuvre – et de résultats – la compatibilité des activités de l’entreprise avec la conservation de la biodiversité. Après avoir caractérisé les initiatives RSE à partir de l’étude d’engagements d’entreprises endossés comme contributions à la Stratégie nationale pour la biodiversité, une méthode est proposée pour détecter si les activités d’une entreprise sont écologiquement non-durables. Le postulat est que le respect des capacités de charge des écosystèmes est un prérequis à la conservation effective de la biodiversité. Cette méthode, adaptée de l’évaluation environnementale absolue de la durabilité, est appliquée, dans le cadre de deux projets de recherche-intervention, au portfolio alimentaire du Groupe Casino et au cycle de vie de deux installations de stockage de déchets dangereux de SARP Industries. Des orientations stratégiques visant à éviter-réduire-compenser les pressions non durables sont proposées. Soulignant l’importance de renforcer la prise en charge des pressions étendues, cette thèse ouvre plus largement des perspectives pour les secteurs d’activité et les politiques publiques. / As we are experiencing a major biological crisis, institutional actors and NGOs are calling on businesses to engage efforts aiming at halting biodiversity loss. The objective of the thesis is to analyze and evaluate the potential contribution of corporate social responsibility (CSR) to biodiversity conservation.A framework is developed to analyze to which extent a company takes in charge its ecological responsibilities. After characterizing CSR initiatives based on the case study of business commitments to contribute to the French National Biodiversity Strategy, a method is proposed to test whether business activities exert unsustainable pressures on ecosystems. It is assumed that compatibility with ecosystems’ carrying capacities is a prerequisite for effective biodiversity conservation. This method, adapted from the “absolute environmental sustainability assessment” (AESA) approach, is applied in the context of research-intervention projects to the food portfolio of the mass-market retailer Groupe Casino and to the life cycle of two facilities of SARP Industrie specialized in the disposal and storage of hazardous waste. The comparison of the company’s environmental footprints with the ecological constraints is used to draw a comprehensive strategy based on the mitigation hierarchy. As our results highlight the opportunity to strengthen the management of extended pressures through CSR, possible implications for sectors and public policies are discussed.

L’installation des énergies marines renouvelables s’effectue dans le respect des législations environnementales françaises. La séquence Eviter-Réduire-Compenser (ERC) est ainsi appliquée pour aboutir à une non-perte nette de biodiversité. L’objectif de la thèse est de questionner l’efficacité de cette séquence, et plus particulièrement celle de la compensation écologique, en tant qu’instrument d’internalisation et de lutte contre l’érosion de la biodiversité marine. Une approche empirique qualitative a ainsi été mise en oeuvre pour (i) identifier les facteurs écologiques et sociétaux ainsi que leurs caractéristiques théoriques qui doivent permettre à la compensation d’atteindre l’objectif de non-perte nette de biodiversité ; et (ii) contrôler si ces conditions sont vérifiées en pratique dans le cas de l’éolien en mer en Europe et en France. L’analyse met en avant les enjeux juridiques, institutionnels, méthodologiques et sociétaux à relever pour permettre à la compensation écologique d’atteindre son objectif. Sur la base de ce constat, une évaluation multicritères est proposée afin de renforcer les étapes d’évitement et de réduction pour finalement mieux définir les besoins de compensation écologique en mer. L’analyse met par ailleurs en évidence un glissement d’une compensation basée sur une équivalence écologique stricte à une compensation fondée sur une équivalence écologique relâchée. Les actions de compensation tendent à être plus généralistes et/ou davantage dirigées vers les services écosystémiques que sur les composantes des écosystèmes. Associées aux mesures d’accompagnement, elles peuvent contribuer à faciliter l’acceptabilité sociale d’un projet d’aménagement. / The installation of marine renewable energies is carried out in compliance with French environmental legislation. The mitigation hierarchy is thus applied to achieve an objective of no net loss of biodiversity. This thesis aims at questioning the effectiveness of the mitigation hierarchy and more specifically biodiversity offsetting as an internalization instrument to halt the erosion of marine biodiversity. We use a qualitative empirical approach to (i) identify the ecological and societal factors as well as their theoretical characteristics that are supposed to enable the offsets achieving the objective of no net loss of biodiversity; and (ii) control whether these conditions are verified in practice for the case of offshore wind farms in Europe and France. The analysis highlights the legal, institutional, methodological and societal issues to be addressed in order to enable biodiversity offsetting to achieve the no net loss priority. On the basis of this observation, a multi-criteria assessment is carried out to reinforce the avoidance and reduction steps of the mitigation hierarchy in order to better define offsetting needs. Ultimately, the analysis shows a shift in biodiversity offsetting based on a strict ecological equivalence to a biodiversity offsetting based on a released ecological equivalence. Offsetting actions tend to be more generalist and / or more directed to ecosystem services than to ecosystem components. Associated with accompanying measures, offsetting actions can help to increase the social acceptability of a development project.