Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'accès à la nourriture reste un problème crucial en Afrique subsaharienne (ASS). En effet, 24,1 % de sa population souffre de sous-alimentation et la malnutrition touche plus d'un tiers des enfants de moins de cinq ans. Ce problème sera exacerbé, car la population de l'Afrique subsaharienne devrait doubler d'ici 2050. Pour résoudre ce problème, il est impératif d'améliorer considérablement l'accessibilité des fruits et légumes pour la population en réduisant les pertes avant consommation qui se chiffrent à 50 %. Il existe de nombreux domaines où des solutions peuvent être mises en place pour réduire ces pertes. Ces domaines sont : le stockage frigorifique, les méthodes de récolte et les traitements avant stockage, le conditionnement, le transport vers le marché, et la phase de commercialisation. La réduction des pertes alimentaire en ASS nécessite la mise en œuvre de bonnes pratiques dans tous ces domaines. Après analyse, il apparaît que l'emballage devrait susciter davantage d'intérêt en raison de sa relative facilité de mise en œuvre pour supporter d'autres technologies comme la chambre froide. Les produits emballés devraient être transporté dans des camions lourds, en effet, une analyse réalisée dans cette thèse montre que le camion lourd est le véhicule qui génère le moins de pertes et d'émissions de gaz à effet de serre par rapport aux autres véhicules utilisés pour le transport des fruits et légumes en Afrique subsaharienne tels que les camions légers et les motos. L'emballage qui donne les meilleurs résultats en ce qui concerne la réduction des pertes de fruits et légumes est l'emballage plastique. Les boîtes en plastique peuvent prévenir les pertes, mais la technologie pour les traiter ou les recycler après usage n'est pas disponible en Afrique subsaharienne. Le développement des emballages biosourcés, fabriqués à partir de matériaux locaux permettrait de faire face à l'enjeu environnemental que représente le traitement des emballages en plastique en fin de vie. Pour être efficaces en ce qui concerne la réduction des pertes alimentaires et la réduction des émissions de gaz à effet de serre, les emballages biosourcés doivent permettre une réduction des pertes entre 0 et 37 %, et des émissions d'au moins 80 % par rapport à la solution actuellement utilisée en Afrique subsaharienne, qui consiste à utiliser un camion lourd avec des emballages en bois et à traiter les déchets dans une décharge. Une alternative efficace à cette solution consisterait à utiliser des emballages biosourcés avec des camions lourds. Afin d'offrir de meilleurs résultats en ce qui concerne la réduction des pertes et des émissions, il serait mieux d'utiliser les pertes générées lors du transport pour alimenter un biodigesteur. / Access to food remains a crucial problem in sub-Saharan Africa (SSA). Indeed, 24.1% of its population suffers from undernourishment and malnutrition affects more than a third of children under five. This problem will be exacerbated as the population of sub-Saharan Africa is expected to double by 2050. To solve this problem, it is imperative to considerably improve the accessibility of fruits and vegetables for the population by reducing pre-consumption losses which amount to 50%. There are many areas where solutions can be put in place to reduce these losses. These areas are cold storage, harvesting methods and pre-storage treatments, packaging, transport to market, and the marketing phase. Reducing food losses in SSA requires the implementation of good practices in all these areas. After analysis, it appears that the packaging should arouse more interest because of its relative ease of implementation to support other technologies such as the cold room. The packaged products should be transported in heavy trucks, indeed, an analysis carried out in this thesis shows that the heavy truck is the vehicle that generates the least losses and greenhouse gas emissions compared to other vehicles used for the transport of fruits and vegetables in sub-Saharan Africa such as light trucks and motorcycles. The packaging that gives the best results in terms of reducing fruit and vegetable losses is plastic packaging. Plastic boxes can prevent losses, but the technology to treat or recycle them after use is not available in sub-Saharan Africa. The development of biosourced packaging, made from local materials, would make it possible to deal with the environmental challenge represented by the treatment of end-of-life plastic packaging. To be effective in reducing food losses and reducing green house gas emissions, bio-based packaging must allow a reduction of losses between 0 and 37%, and emissions of at least 80% compared to the solution currently used in sub-Saharan Africa, which consists of using a heavy truck with wooden packaging and treating the waste in a landfill. An effective alternative to this solution would be to use biosourced packaging with heavy trucks. To offer better results in terms of reducing losses and emissions, it would be better to use the losses generated during transport to feed a biodigester.

La lutte contre les changements climatiques est un combat qui doit être un combat mené par tous les pays. Partant de ce constat, cette étude maintient l'idée selon laquelle, en dépit du principe des responsabilités communes mais différenciées qui exige en premier la contribution des États développés générateurs de gaz à effet de serre de sources industrielles, une participation des États en développement dont certains génèrent des gaz à effet de serre de sources forestières est requise afin d'obtenir des résultats durables. Cependant, la contribution de ces derniers suppose des appuis financiers et techniques suffisants pour pallier les surcoûts. En ce sens, un mécanisme financier comme le REDD+ (réduction des émissions dues au déboisement et à la dégradation des forêts dans les pays tropicaux en développement, et le rôle de la conservation, de l'aménagement durable des forêts et du renforcement des stocks forestiers), constitue une innovation. Cela étant, les expériences du REDD+ ont permis à la communauté internationale de noter les faiblesses de son régime. La présente étude de la durabilité dans le mécanisme REDD+ vise à étudier comment le droit peut assurer que le REDD+ soit véritablement un mécanisme de développement durable. Fondée sur une analyse du cadre normatif du REDD+, cette étude se veut réalisable par une comparaison des dispositions relatives au REDD+ et ce, au vu de critères et de principes internationalement admis dont : l'impact, l'efficacité, la pertinence, l'acceptabilité, la viabilité, la participation du public, les responsabilités communes mais différenciées, l'intégration.

Over the last decades, there has been considerable attention in the accurate mathematical modeling and numerical simulations of free surface wave propagation in near-shore environments. A physical correct description of the large scale phenomena, which take place in the shallow water region, must account for strong nonlinear and dispersive effects, along with the interaction with complex topographies. First, a study on the behavior in nonlinear regime of different Boussinesq-type models is proposed, showing the advantage of using fully-nonlinear models with respect to weakly-nonlinear and weakly dispersive models (commonly employed). Secondly, a new flexible strategy for solving the fully-nonlinear and weakly-dispersive Green-Naghdi equations is presented, which allows to enhance an existing shallow water code by simply adding an algebraic term to the momentum balance and is particularly adapted for the use of hybrid techniques for wave breaking. Moreover, the first discretization of the Green-Naghdi equations on unstructured meshes is proposed via hybrid finite volume/ finite element schemes. Finally, the models and the methods developed in the thesis are deployed to study the physical problem of bore formation in convergent alluvial estuary, providing the first characterization of natural estuaries in terms of bore inception. / Ces dernières décennies, une attention particulière a été portée sur la modélisation mathématique et la simulation numérique de la propagation de vagues en environnements côtiers. Une description physiquement correcte des phénomènes à grande échelle, qui apparaissent dans les régions d'eau peu profonde, doit prendre en compte de forts effets non-linéaires et dispersifs, ainsi que l'interaction avec des bathymétries complexes. Dans un premier temps, une étude du comportement en régime non linéaire de différents modèles de type Boussinesq est proposée, démontrant l'avantage d'utiliser des modèles fortement non-linéaires par rapport à des modèles faiblement non-linéaires et faiblement dispersifs (couramment utilisés). Ensuite, une nouvelle approche flexible pour résoudre les équations fortement non-linéaires et faiblement dispersives de Green-Naghdi est présentée. Cette stratégie permet d'améliorer un code "shallow water" existant par le simple ajout d'un terme algébrique dans l'équation du moment et est particulièrement adapté à l'utilisation de techniques hybrides pour le déferlement des vagues. De plus, la première discrétisation des équations de Green-Naghdi sur maillage non structuré est proposée via des schémas hybrides Volume Fini/Élément Fini. Finalement, les modèles et méthodes développés dans la thèse sont appliqués à l'étude du problème physique de la formation du mascaret dans des estuaires convergents et alluviaux. Cela a amené à la première caractérisation d'estuaire naturel en terme d'apparition de mascaret.

L’objectif de cette étude est d’appréhender, à travers l’exemple du système européen d’échange des quotas d’émission de gaz à effet de serre, les conditions d’efficacité d’un instrument particulier de réalisation du développement durable : la technique de marché. Définie comme un instrument de police consistant en la poursuite d’un objectif de politique publique, préalablement défini par les pouvoirs publics, au moyen de la création volontaire d’un marché, c’est-à-dire l’organisation d’échanges d’« unités » entre opérateurs économiques, la technique de marché est utilisée de manière privilégiée en matière environnementale. La création ex nihilo d’un marché pour protéger l’environnement ne doit pas induire en erreur : la technique de marché ne conduit pas à une substitution de la liberté à la puissance publique. Au contraire, la technique de marché n’est efficace que si elle est sous-tendue par une action publique forte. Une intervention permanente – au stade de l’élaboration et de la mise en oeuvre de cet instrument – et multiforme – au niveau international, régional et national – de la puissance publique est nécessaire. La « main invisible » du marché ne produit ses effets que grâce à la « main visible » de la puissance publique. / By taking the example of the European Union emission trading system, the objective of the present study is to understand the conditions of effectiveness of a specific tool: the market-based instrument. Market-based instrument is defined as a tool of policing aiming at the achievement of a public policy objective (pre-established by public authorities) with the creation of a market, i.e. the organisation of exchanges of “units” between economic operators. This tool is widely used in environmental law. The ex nihilo creation of a market in order to protect the environment must not mislead: the market-based instrument does not lead to a shift from public action to freedom. To the contrary, the effectiveness of the market-based instrument depends on a strong public action. A permanent (i.e. both during the preparation and the implementation of this tool) and multifaceted (i.e. at international, regional and national levels) public intervention is therefore required. The “invisible hand” of the market could only be effective with the “visible hand” of public authorities.

En ayant pris l’engagement de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) du Canada de 30% en 2030 par rapport au niveau de 2005, le gouvernement fédéral canadien doit faire face à de nombreux enjeux juridiques pour mettre en oeuvre l’Accord de Paris. De prime abord, il y a une contradiction entre la cible climatique du Canada et les autorisations accordées par le gouvernement fédéral pour aller de l’avant avec des projets pétroliers et gaziers, tels que l’agrandissement du réseau Trans Mountain. De plus, les contestations constitutionnelles qui se profilent à l’horizon ajoutent un risque supplémentaire quant aux chances de succès du Canada d’atteindre son objectif climatique. Le présent mémoire vise donc à effectuer une analyse critique de la stratégie pancanadienne en matière d’atténuation des émissions de gaz à effet de serre, en nous penchant sur les instruments juridiques utilisés. Nous examinerons le Cadre pancanadien sur la croissance propre et les changements climatiques (CPC) et les mesures dont il prévoit l’adoption. Il s’agit dans un premier temps de décrire le contenu de l’Accord de Paris et d’expliquer les mécanismes de mise en oeuvre d’un tel traité dans l’ordre juridique interne du Canada, en insistant sur la prise en compte du partage des compétences constitutionnelles. Une fois cette analyse effectuée, nous dressons un portrait d’ensemble des mesures comprises dans le CPC et l’évaluons selon une grille d’analyse qui permet d’évaluer l’efficacité des mesures climatiques tout en mettant en lumière la façon dont le gouvernement fédéral assume ses différents rôles dans la transition énergétique. En effet, dans sa gestion de la transition, l’État doit en assurer l’intégrité (stabiliser), il doit l’accélérer (impulser), il doit négocier avec les conséquences sociales et politiques de la transition énergétique (amortir) et il doit faire preuve de cohérence (aligner).

L’objectif de ce travail est d’étudier et de contribuer à améliorer la capacité des liquides ioniques pour l’absorption sélective de dioxyde de carbone. Pour cela nous avons envisagé la fluorination partielle des cations ou des anions constituant les liquides ioniques. Nous avons sélectionné des liquides ioniques partiellement fluorés à étudier, dont trois ont été synthétisés dans ce travail. Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de la structure des liquides ioniques purs sur leurs propriétés thermophysiques telles que la masse volumique, la viscosité et la stabilité thermique. Dans un deuxième temps, nous avons étudié les propriétés thermodynamiques de mélanges des liquides ioniques avec des gaz ou des liquides. La miscibilité de l’eau a ainsi été étudiée en fonction de la température. Nous avons mesuré la solubilité de cinq gaz (dioxyde de carbone, protoxyde d’azote, éthane, azote, hydrogène) dans les liquides ioniques, pour des températures comprises entre 298 K et 343 K et des pressions proches de la pression atmosphérique. La simulation moléculaire a été utilisée afin d’identifier les sites préférentiels de solvatation de dioxyde de carbone et d’éthane, et de proposer des mécanismes moléculaires de solvatation de ces gaz. Les coefficients de diffusion du dioxyde de carbone et de l’éthane dans les liquides ioniques ont été calculés. Nous avons déterminé l'enthalpie de solution et la limite de solubilité du dioxyde de carbone en fonction de la pression à 313 K utilisant une technique calorimétrique à écoulement. / The research project of this thesis is devoted to the evaluation of the use ionic liquids for applications in carbon dioxide separation and capture. The objective of this work is to improve the ability of ionic liquids to selectively absorb carbon dioxide by partially fluorinating the alkyl chains on the cation and / or the anion. First, we selected the ionic liquids to study and we had to synthesize three ionic liquids.Then, the first part of our studies is focused on the impact of the structure of pure ionic liquids on their thermophysical properties. Density, viscosity and thermal stability were determined. The second part of our studies deals with the determination of the thermodynamic properties of solution of gaseous solutes and liquids in ionic liquids. The miscibility gap in mixtures of ionic liquids with water was studied as a function of temperature. We have determined experimentally the solubility of five gases (carbon dioxide, nitrous oxide, ethane, nitrogen and hydrogen) in Ionic liquids for temperatures between 298 K and 343 K and pressures close to atmospheric pressure. Molecular simulation tools were used in order to identify the preferential solvation sites of carbon dioxide and ethane in ionic liquids and we have proposed the molecular mechanisms of solvation. Moreover, the diffusion coefficient of carbon dioxide and ethane in some ionic liquids was investigated. Finally, we studied as a function of the pressure, at 313 K, the enthalpy of solution and the solubility limit of carbon dioxide in two ionic liquids, using a flow calorimetric technique.

Ce mémoire décrit et analyse différents types de systèmes d'échange de droits d'émission utilisés dans le cadre de politiques de gestion de la pollution atmosphérique. L'objectif premier est de répertorier des enjeux juridiques étant liés à l'efficacité de ces systèmes. Dans un premier temps, nous nous attardons à la structure et aux mécanismes internes des systèmes d'échange de droits d'émission. Tout d'abord, nous soulignons le fondement théorique de ce type de système. Nous évaluons par la suite la structure et certains litiges liés au système d'échange américain dans le cadre des émissions de dioxyde de soufre. Dans un deuxième temps, nous continuons la description de systèmes en nous attardant plus spécifiquement aux interactions entre les systèmes d'échange de droits d'émission et les autres politiques et règlementations environnementales (incluant d'autres systèmes d'échange d'émission) visant la même problématique environnementale. / The present essay describes and analyses different types of emissions trading schemes as an instrument in air quality and environmental policy. The objective is to index legal stakes or risks relating to the efficiency of emissions trading schemes. ln the first part, we evaluate the structure and the design of emissions trading schemes. The knowledge of the economic theory transcending those schemes is necessary to understand ail the structural mechanisms. After this evaluation, this essay proposes an analysis of the U.S. sulphur dioxide program based on the U.S. Clean Air Act and sorne of the litigations that occurred in the application of the said program. ln part two, we are describing the structure and the design of emissions trading schemes with the specific goal of underlining the interactions between different types of environmental policies or regulations and emissions trading schemes when they are ail used for the same environmental problem.

Ce travail contribue au champ d’études sur l’adoption de politique publique des États américains en étudiant quantitativement leurs réactions à l’enjeu du réchauffement climatique. Suivant l’approche des déterminants internes, des facteurs économiques, politiques et environnementaux sont utilisés pour expliquer la densité réglementaire étatique limitant la production de gaz à effet de serre. La variable dépendante constitue la principale contribution de ce travail puisqu’elle incarne une revue exhaustive des options législatives adoptées par les États américains et les regroupe en six catégories. Les déterminants internes identifiés permettent d’expliquer pourquoi certains États sont des instigateurs ou des retardataires dans le dossier du réchauffement climatique. Les principaux facteurs explicatifs sont la présence d’une population idéologiquement libérale et de groupes d’intérêts environnementaux forts. / This paper contributes to the state policy adoption literature by studding the legislative response of the American states to global warming. We quantitatively test hypotheses drawn from internal determinants models of policy adoption to explain why some states are leaders and other laggards in climate change. Our dependent variable is a grouping of all the important types of measures adopted by states to limit the production of greenhouse gases in six categories. To explain the number of measures adopted by each state, we include in our model economic, political and geographic variables that have an impact on the adoption of climate change policies. The results show that the strongest explanatory factors are the presence of an ideologically liberal population and of strong environmental interest groups.

La mise en place d’une agriculture plus durable nécessite une compréhension de l’impact des pratiques de gestion sur le fonctionnement des agroécosystèmes et sur la fourniture de services écosystémiques. En représentant près de 68% des terres agricoles mondiales et contribuant à la subsistance de plus de 800 millions de personnes, les prairies sont l’un des agroécosystèmes où l’optimisation des pratiques agricoles apparaît comme cruciale. Ce travail de thèse porte sur le chaulage, une pratique agricole connue pour lutter contre les effets de l’acidification des sols – qu’elle soit naturelle ou induite par la gestion – mais dont l’efficacité est variable en prairie permanente. De fait, la littérature documentant l’impact du chaulage en prairie permanente est limitée et ne prend en compte que rarement la multifonctionnalité de ces agroécosystèmes. Par une approche intégrant différents types d’expérimentations, mon travail de thèse a cherché à répondre à ce besoin et à renforcer les connaissances du chaulage sur le fonctionnement de l’écosystème prairial. Le développement d’expérimentations au champ (in situ), en conditions semi-contrôlées (mésocosmes) et d’incubations de sol au laboratoire (microcosmes) a permis d’explorer les effets du chaulage sur les différents compartiments de l’écosystème prairial (végétation, microorganismes, sol) ainsi que l’influence de facteurs modulant ces effets. Dans l’ensemble des expérimentations, le chaulage a effectivement augmenté le pH des sols. Toutefois, cette amélioration du statut acido-basique du sol ne s’est pas toujours traduite par une augmentation de la productivité du fourrage ou des biomasses microbiennes et racinaires. Mes travaux ont montré que le chaulage contribue aux émissions de gaz à effet de serre par différentes voies (réémission du carbone apporté sous forme de chaulage et stimulation de la minéralisation) et peut potentiellement réduire les émissions de CO2 à l’échelle de la respiration de l’écosystème. Collectivement mes résultats soulignent l’importance du contexte pédoclimatique sur l’impact du chaulage en prairie permanente, et la difficulté d’extrapoler les effets du chaulage, en particulier sur la production de fourrage et les émissions de gaz à effet de serre, d’une échelle d’étude fine à l’échelle de la parcelle en prairie permanente. L’efficacité du chaulage semble dépendre du type d’amendement et de son dosage et peut également interagir avec d’autres pratiques de gestion telles que la fertilisation azotée et le niveau d’intensité de gestion. / The development of sustainable agriculture requires greater understanding of the impact of management practices on agroecosystem functioning, and on the ecosystem services provided by these agroecosystems. Representing nearly 68% of world's agricultural surfaces and contributing to the livelihoods of more than 800 million people, grasslands are one of the major agroecosystems where optimized agricultural practices are of concern. This PhD focuses on liming, a well-known practice for counteracting soil acidification (due to ongoing natural processes or accelerated by management practices), but which has variable efficiency in permanent grasslands. Indeed, liming effects on grassland are poorly documented and existing studies rarely take into account grassland multifunctionality. My thesis uses an integrated approach to improve the knowledge of liming impacts on grassland functioning. Different types of experiments – in the field (in situ), in semi-controlled conditions (mesocosms) and laboratory soil incubations (microcosms) – were used to study liming effects on different grassland compartments (vegetation, microorganisms, soil) along with possible interacting factors. Liming effectively increased soil pH in all the experiments. However, improving pH status did not always lead to greater forage production or increases in microbial and root biomass. My results showed that liming can enhance greenhouse gas emissions through several pathways (reemission of lime-derived carbon or stimulation of carbon mineralization), but may also reduce CO2 emissions from ecosystem respiration. Collectively, my findings emphasize the importance of pedoclimatic conditions for liming impacts on permanent grasslands and highlight the difficulty of upscaling liming effects, particularly on forage production and greenhouse gas emissions. The efficiency of liming appears to depend on the type and dose of soil improvers and can also interact with other management practices such as nitrogen fertilization and management intensification.

Au départ, j’ai développé un code d’inversion en se basant sur l’exemple donné au laboratoire. Ensuite, j’ai eu l’opportunité de l’appliquer en participant à la campagne de mesure in situ StratoScience 2015 au Canada. Durant cette campagne, on a aussi réalisé quelques comparaisons de l’Amulse avec d’autres instruments de mesure de CH4 et CO2 (PicoSDLA, Picarro, AirCore). Ce fut une expérience très enrichissante ainsi qu’un premier test pour l’Amulse. A partir des résultats de ce premier vol, on constate qu’il y a encore des améliorations à apporter, que ce soit au niveau instrumental qu’au niveau d’inversion. Sur le plan instrumental, on fait quelques interventions au niveau de l’intelligence de l’instrument (acquisition et stockage) et son optique, d’une part, d’autre part le code d’inversion a besoin de certaines modifications qui englobent la ligne de base et la détermination de la raie spectrale. Pour ce fait, j’essaye d’appliquer plusieurs méthodes pour obtenir un bon fit et par conséquent une bonne concentration. Concernant les travaux en cours, j’essaye toujours d’améliorer mon code d’inversion pour avoir un meilleur profil vertical, qui va être utilisé par la suite dans ma publication sur la mesure du méthane. Dans le cadre de la rédaction de la publication, j’ai fait une première calibration au laboratoire du senseur laser Amulse CH4 en attendant la deuxième. En outre, je développe un autre code d’inversion pour le projet Strateole 2 qui va durer 2 mois. J’interviens aussi au niveau de l’inversion des données de la calibration du nouveau senseur laser bi gaz APOGEE (CH4 et CO2), qui est prévue pour le mois de juin à Toulouse. Dernièrement, j’ai participé au congrès EGU à Vienne et dans un avenir proche, je vais participer à la campagne de Kiruna avec PicoSDLA, Amulse et APOGEE. / In the first place, I developed a code based on the example given in the laboratory. I had the opportunity to apply my program by participating in the in situ measurement campaign called StratoScience 2015, located in Canada. During this campaign, we also made some comparisons of Amulse with other CH4 and CO2 measurement instruments such as PicoSDLA, Picarro and AirCore. As matter of fact, it was a very rewarding experience and a first test for Amulse. From the results of this first flight, we decide to add some improvements on both sides: the instrumental and the process data part. Instrumentally, some changes has been required note only on the intelligence of the instrument including acquisition and storage but also on the optical part. Besides, the process data needs also some changes which include baseline and the determination of the spectral line. In fact, I try to apply several methods to get a good fit and therefore a good concentration. To this end, my current work is mainly focusing on improving my program for better vertical profile, because it will be used later in my publication on the measurement of methane. In the same context, I made a first calibration in the laboratory of Amulse CH4 laser sensor and preparing a second one. In addition, I developed another code for Stratéole 2 project which will last two months. I’ll also do the process data of the new dual laser sensor APOGEE (CH4 and CO2), which is scheduled for June in Toulouse. At last, I recently participate in the EGU congress in Vienna and in the near future, I will participate in a new campaign of in situ measurement in Kiruna with both sensors: PicoSDLA, and APOGEE Amulse.