Dissertationen: „Cycle du carbone terrestre“

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Maisongrande, Philippe. „Modélisation du cycle du carbone dans la biosphère terrestre : intégration de données satellitaires“. Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT131H.

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Le travail presente s'inscrit dans le cadre du projet europeen escoba (european study of carbon in the ocean, biosphere and atmosphere) dont le but est de comprendre et modeliser le cycle global du carbone et ses perturbations par les activites humaines et le climat. Au sein de la composante biosphere terrestre de ce projet, l'etude que nous presentons a pour objectif la mise au point d'une modelisation diagnostique des flux de co#2 a l'interface biosphere terrestre/atmosphere. La biosphere terrestre influence le cycle global du carbone par le biais de la pne (productivite nette des ecosystemes) qui resulte du bilan entre la productivite primaire nette (ppn) des vegetaux et les flux de respiration heterotrophe (rh) issus du sol. Dans un premier temps, plusieurs annees d'indices de vegetations globaux (gvi) satellitaires sont integrees dans une modelisations de la ppn basee sur l'approche parametrique de kumar et monteith (1981). Cette etude pluriannelle met en evidence la sensibilite du modele aux evenements climatiques de type el nino. Un effort particulier a ete porte sur la qualite du signal satellitaire, a laquelle les estimations sont tres sensibles. En effet, une erreur de 1% sur l'indice de vegetation entraine une variation d'environ 1. 5% de la ppn estimee, soit 10#1#5g carbone/an. Pour l'annee 1990, nous avons calcule la pne en couplant une rh fonction exponentielle de la temperature (modele en q#1#0, heimann et al. 1989) au modele de ppn. Si les flux nets obtenus sont qualitativement coherents au signal co2 atmospherique mesure, le transport atmospherique revele le manque de precision du bilan global estime. Dans une approche inverse, un ajustement zonal des parametres de la rh est alors applique de facon a reproduire la pne evaluee par un modele de transport atmospherique bi-dimensionnel inverse. Ces flux utilises comme reference deconvoluent les composantes terrestres et oceaniques du signal (ciais et al. , 1995) a partir de la composition isotopique de l'atmosphere. Les resultats de cette inversion font etat de parametres d'ajustement compatibles avec des valeurs communement admises. Cependant, differentes parametrisations de la rh pour un meme bilan carbone induisent un doute quant a la capacite du transport atmospherique seul a apporter des contraintes suffisantes pour valider simultanement les modeles de ppn et de rh. En effet, cet outils indispensable ne dispense probablement pas d'une confrontation des modeles aux mesures de terrain, ni d'une amelioration du formalisme de la rh.

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Cadule, Patricia. „Modélisation des interactions entre le système climatique et le cycle du carbone“. Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066142.

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L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l’évolution des échanges de carbone entre l’atmosphère, la biosphère terrestre et l’océan depuis la période pré-industrielle. Nous avons pour cela développé le modèle climat-carbone IPSLCM4-LOOP qui repose sur le couplage entre le Modèle de Circulation Générale Océan-Atmopshère de l’IPSL et les modèles de cycle du carbone, ORCHIDEE pour la biosphère terrestre et PISCES pour la biogéochimie marine. IPSL-CM4-LOOP a permis d’étudier la sensibilité des échanges de carbone entre l’atmosphère, la biosphère terrestre et l’océan, à différents forçages radiatifs et différentes vitesses de perturbation du système. Les études menées au cours de cette thèse ont permis mieux comprendre les interactions entre le système climatique perturbé par l’homme et le cycle du carbone. Nous avons montré que le cycle du carbone répond de façon non uniforme dans le temps et dans l’espace à la perturbation climatique, indiquant que les scénarios futurs de mitigation doivent impérativement prendre en compte les rétroactions complexes entre le système climatique et les cycles biogéochimiques.

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Sun, Yan. „Simulation du cycle biogéochimique du phosphore dans le modèle de surface terrestre ORCHIDEE : évaluation par rapport à des données d'observation locales et mondiales“. Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASJ001.

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Le phosphore (P) joue un rôle essentiel dans le contrôle des processus métaboliques, de la dynamique de la matière organique du sol et de la productivité des écosystèmes, affectant ainsi le bilan des gaz à effet de serre (GES) des écosystèmes terrestres. Un nombre croissant de modèles numériques d’écosystèmes terrestres (LSMs) ont incorporé le cycle du phosphore mais leurs prévisions des bilans de GES restent incertaines. Les raisons sont: (1) le manque de données de référence pour les processus clés liés au P, (2) le manque d’approche intégrée globale d'évaluation adaptée aux processus spécifiques à P et les intéractions entre le cycle de P et celui du carbone (C) et de l'azote (N), et (3) le calibrage insuffisant des modèle, limité par le coût de calcul élevé pour simuler des cycles CNP couplés sur des échelles de temps allant de quelques minutes à plusieurs millénaires. Pour remédier à ces goulots d'étranglement, j'applique une combinaison de méthodes statistiques (apprentissage automatique), de LSMs et de données d'observation à différentes échelles.Premièrement (chapitre 2), pour compléter les données de référence de l’évaluation des modèles. J'ai appliqué deux méthodes d'apprentissage automatique afin de produire des cartes spatiales de l'activité de la phosphatase acide (AP) à l'échelle continentale en extrapolant les observations sur sites de l'activité potentielle de la AP. Le AP sécrété par les mycorhizes, les bactéries et les racines des plantes joue un rôle important dans le recyclage du P du sol en transformant le P organique non disponible en phosphate assimilable. La méthode du réseau artificiel de rétropropagation (BPN) a expliqué 58% de la variabilité spatiale de AP et peut reproduire les gradients en AP le long de trois transects en Europe. Les éléments nutritifs du sol et les variables climatiques ont été détectés comme les principaux facteurs influençant les variations de la AP dans l'espace.Deuxièmement (chapitre 3), j'ai évalué les performances de la version globale du LSM ORCHIDEE-CNP (v1.2) en utilisant les données du chapitre 2 ainsi que des données issues de la télédétection, des réseaux de mesure au sol et des bases de données. Les composantes simulées du cycle N et P à différents niveaux d'agrégation sont en bon accord avec les estimations empiriques. Nous avons identifié des biais de modèle, sur la stoechiométrie des feuilles et du sol et de l'efficacité d'utilisation des plantes P, qui suggèrent une sous-estimation de la disponibilité de P aux hautes latitudes. Basé sur notre analyse, nous proposons des moyens de corriger les biais du modèle en donnant la priorité à une meilleure représentation des processus de minéralisation du P organique du sol et de la transformation du P inorganique du sol.Enfin (chapitre 4) j'ai conçu et testé une procédure basée sur l'apprentissage automatique (ML) pour l'accélération de l'équilibration des cycles biogéochimiques en réponse à des conditions aux limites stationnaires, un problème qui est la source d’une faible efficacité de calcul des LSMs représentants les couplages entre P et autres éléments. Cette approche d'accélération basée sur le ML(MLA) requiert de ne faire tourner qu'un petit sous-ensemble de pixels (14,1%) à partir desquels l'état d’équilibre des pixels restants est estimé par ML. La méthode de MLA prédit suffisamment bien l'état d'équilibre des stocks de C, N et P du sol, de la biomasse et de la litière C, N et P, comme l'indique l'erreur mineure introduite dans la simulation du bilan actuel du C terrestre. La consommation de calcul de MLA est un ordre de grandeur inférieure à l'approche actuellement utilisée, ce qui rend possible l’assimilation de données à l'aide des ensembles de données d'observation en constante augmentation.Dans les perspectives, je discute des applications spécifiques de l'approche MLA et des priorités de recherche futures pour améliorer encore la fiabilité et la robustesse des LSMs P-enabled
Phosphorus (P) plays a critical role in controlling metabolic processes, soil organic matter dynamics, plant growth and ecosystem productivity, thereby affecting greenhouse gas balance (GHG) of land ecosystems. A small number of land surface models have incorporated P cycles but their predictions of GHG balances remain highly uncertain. The reasons are: (1) scarce benchmarking data for key P-related processes (e.g. continental to global scale gridded datasets), (2) lack of comprehensive global evaluation strategy tailored for d P processes and interlinkages with carbon and nitrogen (N) cycles, and (3) insufficient model calibration limited by the high computation cost to simulate coupled CNP cycles which operate on timescales of minutes to millenia. Addressing those research gaps, I apply a combination of statistical methods (machine learning), LSMs and observational data among various scales.Firstly (Chapter 2), to address the lack of benchmarking data, I applied two machine-learning methods with the aim to produce spatial gridded maps of acid phosphatase (AP) activity on continental scale by scaling up scattered site observations of potential AP activity. AP secreted by fungi, bacteria and plant roots play an important role in recycling of soil P via transforming unavailable organic P into assimilable phosphate. The back-propagation artificial network (BPN) method that was chosen explained 58% of AP variability and was able to identify the gradients in AP along three transects in Europe. Soil nutrients (total nitrogen, total P and labile organic P) and climatic controls (annual precipitation, mean annual temperature and temperature amplitude) were detected to be the dominant factors influencing AP variations in space.Secondly (Chapter 3), I evaluated the performance of the global version of the land surface model ORCHIDEE-CNP (v1.2) using the data from chapter 2 as well as additional data from remote-sensing, ground-based measurement networks and ecological databases. Simulated components of the N and P cycle at different levels of aggregation (from local to global) are in good agreement with data-driven estimates. We identified model biases, in the simulated large-scale patterns of leaf and soil stoichiometry and plant P use efficiency, which point towards an underestimation of P availability towards the poles. Based on our analysis, we propose ways to address the model biases by giving priority to better representing processes of soil organic P mineralization and soil inorganic P transformation.Lastly (Chapter 4), I designed and tested a Machine Learning (ML)-based procedure for acceleration of the equilibration of biogeochemical cycles to boundary conditions (spinup) which is causing the low computational efficiency of current P-enabled LSMs. This ML-based acceleration approach (MLA) requires to spin-up only a small subset of model pixels (14.1%) from which the equilibrium state of the remaining pixels is estimated by ML. MLA predicts the equilibrium state of soil, biomass and litter C, N and P on both PFT and global scale sufficiently well as indicated by the minor error introduced in simulating current land carbon balance. The computational consumption of MLA is about one order of magnitude less than the currently used approach, which opens the opportunity of data assimilation using the ever-growing observation datasets.In the outlook, specific applications of the MLA approach and future research priorities are discussed to further improve the reliability and robustness of phosphorus-enabled land surface models

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Zhang, Yuan. „Impacts of anthropogenic aerosols on the terrestrial carbon cycle“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2020SORUS123.pdf.

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Il est reconnu que les aérosols atmosphériques d’origine anthropique ont eu un impact significatif sur le système climatique au cours des dernières décennies via leurs interactions avec le rayonnement et les nuages. Outre ces processus physiques bien connus mais mal compris, des études récentes ont fait état de fortes influences des aérosols sur le cycle du carbone, en particulier sur sa composante terrestre. Les changements du cycle du carbone vont alors modifier le climat par le biais de la rétroaction climat-carbone. On ne sait toujours pas bien dans quelle mesure les aérosols anthropiques perturbent le cycle du carbone terrestre. Cette thèse vise à quantifier et à attribuer les impacts des aérosols anthropiques sur le cycle terrestre en utilisant une approche de modélisation. Au chapitre 2, un ensemble de simulations « hors ligne » utilisant le modèle de surfaces continentales ORCHIDEE forcé par les champs climatiques de différents modèles climatiques de la génération CMIP5 ont été réalisées pour étudier les impacts des aérosols anthropiques sur le cycle du carbone terrestre au travers de leurs impacts sur le climat. Les résultats indiquent une augmentation du puits de carbone terrestre de 11,6 à 41,8 PgC cumulé entre 1850 et 2005 en raison des aérosols anthropiques. L'augmentation de la production nette du biome (net biome production, NBP) se situe principalement dans les tropiques et les latitudes moyennes de l’hémisphère nord. Le refroidissement induit par les aérosols est le principal facteur à l'origine de cette évolution de la NBP. Aux hautes latitudes, le refroidissement induit par les aérosols a provoqué une diminution plus forte de la production primaire brute (gross primary production, GPP) que de la respiration totale de l'écosystème (total ecosystem respiration, TER), ce qui a entraîné une baisse de la NBP. Aux latitudes moyennes, la diminution de la TER due au refroidissement est plus forte que celle de la GPP, ce qui entraîne une augmentation nette de la NBP. Aux basses latitudes, la NBP a également augmenté en raison de l'augmentation de la GPP due au refroidissement, mais la diminution des précipitations régionales en réponse aux émissions d'aérosols anthropiques peut annuler l'effet de la température. Comme les modèles de climat sont actuellement en désaccord sur la manière dont les émissions d'aérosols affectent les précipitations tropicales, la modification des précipitations en réponse aux aérosols devient la principale source d'incertitude dans les changements de flux de C causés par les aérosols. Les résultats suggèrent qu'une meilleure compréhension et simulation de la manière dont les aérosols anthropiques affectent les précipitations dans les modèles de climat est nécessaire pour une attribution plus précise des effets des aérosols sur le cycle du carbone terrestre. Le chapitre 3 présente le développement et l'évaluation d'une nouvelle version du modèle ORCHIDEE appelé ORCHIDEE_DF. Par rapport à la version standard d’ORCHIDEE, ORCHIDEE_DF comprend un nouveau module de partitionnement de la lumière pour séparer le rayonnement solaire descendant en ses composantes directe et diffuse, ainsi qu'un nouveau module de transfert radiatif pour simuler la transmission du rayonnement diffus et direct dans la canopée, et différentier l'absorption de la lumière parles feuilles éclairées et ombragées. Le nouveau modèle ORCHIDEE_DF a été évalué à l'aide d'observations de flux par la méthode « eddy covariance » provenant de 159 sites de mesures sur le globe
Anthropogenic atmospheric aerosols have been recognized to have significantly affected the climate system through their interactions with radiation and cloud during the last decades. Besides these well-known butpoorly-understood physical processes in the atmosphere, recent studies reported strong influences of aerosols on the carbon cycle, especially its terrestrial component. The changes in carbon cycle will further alter the climate through the climate-carbon feedback. It remains uncertain how much anthropogenic aerosols perturb the land carbon cycle. This thesis aims to quantify and attribute the impacts of anthropogenic aerosols on the terrestrial cycle using a modeling approach. In Chapter 2, a set of offline simulations using the ORCHIDEE land surface model driven by climate fields from different CMIP5 generation climate models were performed to investigate the impacts of anthropogenic aerosols on the land C cycle through their impacts on climate. The results indicate an increased cumulative land C sink of 11.6-41.8 PgC during 1850-2005 due to anthropogenic aerosols. The increase in net biome production (NBP) is mainly found in the tropics and northern mid latitudes. Aerosol-induced cooling is the main factor driving this NBP changes. At high latitudes, aerosol-induced cooling caused a stronger decrease in gross primary production (GPP) than in total ecosystem respiration (TER), leading to lower NBP. At mid latitudes, cooling‐induced decrease in TER is stronger than for GPP, resulting in a net NBP increase. At low latitudes, NBP was also enhanced due to the cooling‐induced GPP increase, but regional precipitation decline in response to anthropogenic aerosol emissions may negate the effect of temperature. As climate models currently disagree on how aerosol emissions affect tropical precipitation, the precipitation change in response to aerosols becomes the main source of uncertainty in aerosol-caused C flux changes. The results suggest that better understanding and simulation of how anthropogenic aerosols affect precipitation in climate models is required for a more accurate attribution of aerosol effects on the terrestrial carbon cycle

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Berthelot, Marie. „Couplage entre le système climatique et le cycle du carbone terrestre : étude de la réponse biogéochimique et biogéographique de la biosphère au changement climatique futur“. Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066374.

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Riano, Sanchez Jaime Andres. „Evolution of the global productivity of terrestrial ecosystems under constraint linked to nitrogen availability : analysis over the recent historical period and future projections“. Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASJ012.

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Les écosystèmes terrestres absorbent actuellement plus d'un quart des émissions de CO₂ d'origine anthropique, grâce à l'effet de fertilisation associé à l'augmentation du CO₂ atmosphérique. La plupart des modèles de systèmes terrestres utilisés dans les récents travaux du GIEC estiment que les écosystèmes terrestres continueront à se comporter comme un puits de carbone de plus ou moins grande ampleur au XXIe siècle, en fonction des trajectoires futures du CO₂ atmosphérique et du climat. Quelle que soit l'évolution de la concentration de CO₂ atmosphérique, il reste essentiel de déterminer si suffisamment de nutriments (en particulier l'azote) seront disponibles pour soutenir pleinement l'augmentation de la production primaire résultant de l'effet de fertilisation d'un CO₂ élevé. La plupart des modèles globaux des écosystèmes terrestres ne tiennent pas compte du cycle de l'azote et des interactions entre les cycles de l'azote et du carbone. La dernière version du modèle ORCHIDEE développé en France intègre ces nouvelles fonctionnalités. En utilisant ce modèle, l'objectif de la thèse sera d'analyser l'évolution de la productivité terrestre sur la période historique récente et de quantifier l'évolution future de la productivité des écosystèmes terrestres sous l'effet combiné de ces changements globaux : climat, concentration en CO₂, et évolution de la production d'azote réactif, selon différents scénarios socio-économiques. L'inclusion du cycle couplé de l'azote et du carbone dans ORCHIDEE nécessite également une meilleure approximation d'un apport clé d'azote résultant de la fixation biologique de l'azote qui est actuellement déterminé par l'évapotranspiration. Ceci a été récemment invalidé par une étude de méta-analyse. Le second objectif de cette thèse consiste donc à implémenter un modèle dynamique basé sur les processus pour reproduire la BNF dans ORCHIDEE afin d'améliorer l'estimation des flux de carbone
Terrestrial ecosystems currently absorb more than a quarter of CO₂ emissions of anthropogenic origin, thanks to the fertilization effect associated with the increase in atmospheric CO₂. Most of the terrestrial system models used in recent IPCC work estimate that terrestrial ecosystems will continue to behave like a carbon sink of greater or lesser magnitude in the 21st century, depending on the future trajectories of atmospheric CO₂ and climate. Whatever the evolution of atmospheric CO₂ concentration, it remains critical to determining whether enough nutrients (particularly nitrogen) will be available to fully support the increase in primary production resulting from the fertilization effect of elevated CO₂. Most global models of terrestrial ecosystems do not account for the nitrogen cycle and the interactions between the nitrogen and carbon cycles. The latest version of the ORCHIDEE model developed in France incorporates these new features.Using this model, the objective of the thesis will be to analyze the evolution of terrestrial productivity over the recent historical period and to quantify the future development of the productivity of terrestrial ecosystems under the combined effect of these global changes: climate, CO₂ concentration, and reactive nitrogen production evolution, according to different socio-economic scenarios. Including the coupled nitrogen and carbon cycle in ORCHIDEE also requires a better approximation to one key Nitrogen input resulting from Biological Nitrogen Fixation that is currently determined by evapotranspiration. This has been recently invalidated by a meta analysis study. The second objective of this thesis consists then of implementing a process-based dynamic model for reproducing BNF in ORCHIDEE to improve the estimation of the carbon fluxes

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Adams, Jonathan M. „The role of terrestrial ecosystems in glacial-to-interglacial changes in the global carbon cycle : an approach based on reconstruction of paleovegetation : l'Influence des écosystèmes terrestres sur les changements du cycle global du carbone, entre les aires glaciaires et interglaciaires : une approche par la reconstruction de la paléovégétation“. Aix-Marseille 2, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX22054.

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Les changements du taux atmospherique du co#2 sont d'une grande importance pour l'explication des fluctuations climatiques pendant le quaternaire. Le carbone organique dans les ecosystemes continentaux peut jouer un grand role dans la modification et la direction des fluctuations glaciaire-interglaciaires. Une base de donnees paleo-environnementale est utilisee pour construire des cartes de la vegetation des continents, a 18000, 8000 et 5000 ans. Ces cartes permettent de calculer les bilans du carbone pour chaque periode. Les calculs indiquent qu'il y a une augmentation d'environ 1700 gt (+/- 600 gt) de carbone entre le maximum glaciaire et l'holocene. Ce chiffre est bien superieur a toutes les autres estimations qui ont ete publiees jusqu'a present. Si cette estimation est exacte, elle est importante pour la modelisation du cycle global du carbone et du co#2 pendant le quaternaire superieur

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Smeds, Jacob. „Inlandsvatten som en del i den terrestra kolcykeln – uppskattningar och osäkerheter“. Thesis, Uppsala universitet, Luft-, vatten och landskapslära, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-352772.

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Inlandsvatten, exempelvis sjöar och floder, har en betydande roll för den globala kolcykeln. Förutom att dessa vatten transporterar kol mellan kontinenterna och havet så förekommer en mängd processer som påverkar kolomsättningen i dessa system. Inlandsvatten kan fånga in (fixera) koldioxid från atmosfären via fotosyntes, men en stor del av kolet i inlandsvatten transporteras från land. Detta kol kan antingen emitteras till atmosfären som koldioxid eller metan, lagras på botten av sjöar och reservoarer eller transporteras (exporteras) till havet genom floder och grundvatten. Genom att sammanställa litteratur som i huvudsak publicerats mellan 2007 och 2017 konkluderas att 3,6 Pg C y-1 transporteras till inlandsvatten från världens kontinenter. Av detta emitteras 2,3 Pg C y-1 till atmosfären innan det når havet, 0,15 Pg C y-1 sedimenteras i sjöar och dammar medan 1,1 Pg C-1 exporteras till havet. För att förstå hur människan påverkar kolomsättningen globalt krävs en korrekt beskrivning av de naturliga flödena av kol mellan hav, land och atmosfär. Förbättringspotential och osäkerheter gällande den kvantitativa uppskattningen om inlandsvatten som en del i den terrestra kolcykeln finns bland annat kopplat till små vattenansamlingar, då dessa inte är fullständigt kartlagda. En bättre geografisk spridning för den data som ligger till grund för globala uppskattningar krävs också för att förbättra förståelsen för inlandsvattens roll i den terrestra kolcykeln.
Inland waters, for example lakes and rivers, play a considerable role in the global carbon cycle. In addition to transport carbon between the continents and the oceans, a number of processes occur during the transport along the hydrological chain. Inland water could directly take up carbon dioxide from the atmosphere though photosynthesis, but a vast amount of the carbon origins from land. The carbon could either be emitted to the atmosphere as carbon dioxide or methane, stored at the bottom of lakes or reservoirs and/or transported (exported) to the ocean through rivers or groundwater. In this study, publications from 2007 to 2017 were reviewed, and the conclusion is drawn that 3,6 Pg C y-1 are exported to inland waters from land. 2,3 Pg C y-1 are emitted to the atmosphere, 0,15 Pg C y-1 is buried in the sediments of lakes and reservoirs and 1,1 Pg C y-1 is exported to the ocean. To understand how human affects the global carbon budget, a correct description of the natural migration of carbon between the ocean, the continents and the atmosphere is needed. Potential of improvement and uncertainties related to the quantitative estimates of emission, sedimentation and export are to a large extent connected to the poor surveys of small lakes and ponds. A more representative global distribution of the data is also needed for a better understanding of the role of inland waters in the terrestrial carbon cycle.

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Bonifacie, Magali. „Cycle du chlore terrestre : les échanges manteau-océan“. Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077195.

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Contraindre la distribution actuelle et passée du chlore sur Terre et l'origine des océans requiert une bonne connaissance du cycle géodynamique de cet élément. Cette thèse apporte des contraintes sur les échanges entre l'intérieur et la surface de la Terre, et plus spécifiquement sur les échanges manteau-océan. Son objet d'étude est la croûte océanique (création, altération et subduction), car principal vecteur d'échange de chlore entre l'intérieur et la surface de la Terre. Le principal outil utilisé est la composition des isotopes stables du chlore (δ³7C1). L'objectif premier a été la mise en place d'une technique d'extraction du chlore des roches silicatées pour permettre la détermination précise de leur δ³7C1. Nous avons ensuite analysé des MORB, des basaltes altérés, des péridotites serpentinisées océaniques ainsi que des métapéridotites de zones de subduction. Des fluides hydrothermaux (haute et basse températures) ont aussi été caractérisés. L'ensemble de ces données permet de re-caractériser le 8³7C1 du manteau appauvri, de la croûte océanique altérée et du matériel subducté, mais aussi le comportement isotopique du chlore lors des processus d'assimilation, d'interaction eau-roche et de subduction. Pour la première fois, nous dressons une vision globale sur l'histoire du chlore de la croûte océanique et donc sur le cycle isotopique du chlore terrestre. Nous proposons un modèle d'évolution des 8³7C1 des différents réservoirs terrestres au cours des temps géologiques ainsi que l'absence d'état stationnaire pour le cycle du chlore. Compte tenu de la distribution actuelle du chlore dans ces réservoks, l'eau de mer devrait tendre à tamponner le δ³7C1 du manteau
We need a good knowledge of the chlorine geodynamic in order to better constrain the past and modem distribution of chlorine on Earth and the origin of oceans. This work brings new constraints on exchanges between the surface and the interior of the Earth, and particularly mantle-ocean exchanges by studying the oceanic crust (creation, alteration, subduction), as it is the main vector of exchanges between surface and deep : reservoirs. The main tools used in this study are chlorine isotopes compositions (δ³7C1). The first goal of this work was to develop and improve a technique of chlorine-extraction from silicated rocks in order to allow precise δ³7C1 determination. MORB, altered basalts, oceanic serpentinized peridotites and metaperidotite from subduction zones have been analyzed. Hydrothermal fluids (both high and low temperatures) have also been characterized. The whole data reinitialize our knowledge on Cl-isotopic compositions of the depleted mantle, the oceanic crust and the recycled material, as well as on the behavior of chlorine isotopes during assimilation, water-rock interaction and subduction. For the first time, a global view on the oceanic crust chlorine and therefore on the chlorine isotopic cycle is exposed. We propose a model of δ³7C1 evolution of the Earth's reservoirs during geological times, and that the global chlorine cycle is not at steady state. Considering the current chlorine distribution in those reservoirs, the seawater should tend to buffer the mantle δ³7C1

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Ek, Ella. „Precipitation variability modulates the terrestrial carbon cycle in Scandinavia“. Thesis, Uppsala universitet, Luft-, vatten- och landskapslära, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-445453.

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Climate variability and the carbon cycle (C-cycle) are tied together in complex feedback loops and due to these complexities there are still knowledge-gaps of this coupling. However, to make accurate predictions of future climate, profound understanding of the C-cycle and climate variability is essential. To gain more knowledge of climate variability, the study aims to identify recurring spatial patterns of the variability of precipitation anomalies over Scandinavia during spring and summer respectively between 1981 to 2014. These patterns will be related to the C-cycle through changes in summer vegetation greenness, measured as normalized difference vegetation index (NDVI). Finally, the correlation between the patterns of precipitation variability in summer and the teleconnection patterns over the North Atlantic will be investigated. The precipitation data was obtained from ERA5 from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts and the patterns of variability were found through empirical orthogonal function (EOF) analysis. The first three EOFs of the spring and the summer precipitation anomalies together explained 73.5 % and 65.5 % of the variance respectively. The patterns of precipitation variability bore apparent similarities when comparing the spring and summer patterns and the Scandes were identified to be important for the precipitation variability in Scandinavia during both seasons. Anomalous events of the spring EOFs indicated that spring precipitation variability had little impact on anomalies of summer NDVI. Contradictory, summer precipitation variability seemed to impact anomalies of summer NDVI in central- and northeastern Scandinavia, thus indicating that summer precipitation variability modulates some of the terrestrial C-cycle in these regions. Correlations were found between a large part of the summer precipitation variability and the Summer North Atlantic Oscillation and the East Atlantic pattern. Hence, there is a possibility these teleconnections have some impact, through the summer precipitation variability, on the terrestrial C-cycle.
Förändringar och variation i klimatet är sammankopplade med kolcykeln genom komplexa återkopplingsmekanismer. På grund av denna komplexitet är kunskapen om kopplingen mellan klimatvariation och kolcykeln fortfarande bristande, men för att möjliggöra precisa prognoser om framtida klimat är det viktigt att ha kunskap om denna koppling. För att få mer kunskap om klimatvariation syftar därför denna studie till att identifiera återkommande strukturer av nederbördsvariation över Skandinavien under vår respektive sommar från 1981 till 2014. Dessa relateras till förändringar i sommarväxtlighetens grönhet, uppmätt som skillnaden i normaliserat vegetationsindex (NDVI). Även korrelationen mellan sommarstrukturerna av nederbördsvariationen och storskaliga atmosfäriska svängningar, s.k. "teleconnections", över Nordatlanten undersöks. Nederbördsdatan erhölls från ERA5 analysdata från Europacentret för Medellånga Väderprognoser och strukturer av nederbördsvariationen identifierades genom empirisk ortogonal funktionsanalys (EOF) av nederbördsavvikelser. De tre första EOF av vår- respektive sommarnederbördsavvikelser förklarade tillsammans 73,5 % respektive 65,5 % av nederbördsvariationen. Strukturerna av nederbördsvariation under vår respektive sommar uppvisade tydliga likheter sinsemellan. Dessutom identifierades Skanderna vara av stor vikt för nederbördsvariationen i Skandinavien under båda årstider. Avvikande år av nederbördsvariation under våren indikerade att sagda nederbördsvariation haft liten påverkan på NDVI-avvikelser under sommaren. Emellertid verkade nederbördsvariationen under sommaren påverkat NDVI-avvikelser under sommaren i centrala och nordöstra Skandinavien. Detta indikerar att nederbördsvariationen under sommaren till viss del styr den terrestra kolcykeln i dessa regioner. För nederbördsvariationen under sommaren fanns korrelation mellan både Nordatlantiska sommaroscillationen och Östatlantiska svängningen. Det finns således en möjlighet att dessa "teleconnections" har en viss påverkan på den terrestra kolcykeln genom nederbördsvariationen under sommaren.

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Tounsi, Khoudhir. „Le cycle du carbone dans l'Océan atlantique tropical“. Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30233.

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Un modele en boite et les donnees de traceurs chimiques de focal ont ete utilises pour estimer les flux de carbone et de nitrate dans l'ocean atlantique equatorial. Le modele consiste a faire advecter deux boites de 22 qui se deplacent vers l'ouest en surface avec le courant equatorial sud et vers l'est avec le sous-courant, respectivement. Cependant, l'echange entre ces deux boites et leur environnement a ete considere en specifiant le champ d'advection. La diffusion verticale et les parametres de l'activite biologique ont ete ajustes. L'echange de co2 avec l'atmosphere a ete calcule. La production et la destruction de l'azote et du carbone organique dissous sont aussi consideres. Les valeurs de coefficient de diffusion verticale trouvees varient de 0. 1 a 3 10#-#4 m#2/s entre le sous-courant et la surface, et sont plus faibles entre le sous-courant et les couches sous-jacentes. La nouvelle production dans l'eau de surface est trouvee de l'ordre de 30 gcm#-#2/an et le rapport f est de l'ordre de 20 a 30%. La cinetique de consommation des nitrates est de l'ordre de 2 a 3 jours. Ces resultats sont insensibles a la fraction de la nouvelle production transformee en matiere organique dissoute. Les variations zonales et saisonnieres du flux d'echange de co2 a l'interface air-mer depend des variations de t(c) et du vent, mais dominees par l'advection du carbone inorganique dissous

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Cachier-Rivault, Hélène. „Approche isotopique du cycle atmospherique du carbone particulaire“. Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077061.

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Etude des emissions naturelles de carbone particulaire et evaluation des perturbations induites par les activites humaines sur le cycle atmospherique du carbone. Travail s'appuyant sur des mesures de concentration et de granulometrie d'aerosol preleve au cours de nombreuses campagnes en milieu continental tempere et tropical ainsi qu'en zone oceanique des deux hemispheres. L'origine et le transport a grande echelle des aerosols sont determines par des mesures de composition isotopique (**(13)c/**(12)c) au spectrometre de masse

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Labbe, Espéret Christiane. „Modélisation et conceptualisation : l'exemple du cycle du carbone“. La Réunion, 2002. http://elgebar.univ-reunion.fr/login?url=http://thesesenligne.univ.run/02_07_Labbe_Esp.pdf.

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Cette thèse porte sur la recherche des relations entre la modélisation didactique et la conceptualisation dans le cas du cycle du carbone et dans le cadre d'apprentissages d'élèves de seconde. Le cycle du carbone s'inscrit dans un contexte d'éducation à l'environnement. Nous avons recherché des réponses théoriques et empiriques à notre problématique. L'étude de la construction historique de trois concepts différents et des cycles de matière-cycles des éléments montre des conditions de possibilité, des obstacles et des processus particuliers à chacun mais aussi des constantes de conceptualisation. L'étude des données de la recherche sur la modélisation didactique fournit les références de conception et d'analyse de notre partie empirique. L'étude de la modélisation du cycle du carbone dans plusieurs classes de seconde et son analyse conduisent à identifier les différentes formes du ou des référents empiriques et montre le rôle des savoirs sociaux dans l'anticipation. L'analyse comparative montre la proximité des opérations intellectuelles de la modélisation et de la conceptualisation. Le niveau du concept du cycle du carbone est difficilement atteint par des élèves de seconde, les principales difficultés sont l'absence de prise en compte des données quantitatives et chimiques.

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Cachier-Rivault, Hélène. „Approche isotopique du cycle atmosphérique du carbone particulaire“. Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376035474.

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Mariotti, Véronique. „Le cycle du carbone en climat glaciaire : état moyen et variabilité“. Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0071.

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Les variations du CO2 atmosphérique, de l’ordre de 100 ppm, entre glaciaire et interglaciaire, ainsi que celles du 14C, ne sont toujours pas bien comprises. C’est aussi le cas des variations de 20 ppm du CO2 associées à des évènements abrupts en climat glaciaire. En utilisant une approche combinant modèles et données, j’ai montré (1) que le mécanisme de plongée de la saumure - poches de sel rejetées lors de la formation de la banquise - autour de l’Antarctique, susceptible d’expliquer les variations du CO2 à l’échelle glaciaire-interglaciaire selon des études précédentes, permettait aussi d’expliquer le 14C, (2) qu’une oscillation de ce mécanisme pouvait être à l’origine des variations de 20 ppm du CO2 lors des évènements abrupts, (3) que la productivité marine était correctement simulée sur l’échelle glaciaire-interglaciaire et lors des événements abrupts et (4) que pour les deux types de variations, elle avait un rôle limité sur le CO2. 􀀀
Atmospheric CO2 variations, of around 100 ppm, between glacial and interglacial climates, and 14C variations, are not well understood. This is also the case for the 20 ppm variations of CO2 associated to abrupts events at glacial times. Combining both models and data, I have shown (1) that the sinking of brines mechanism - pockets of salt rejected by sea-ice formation - around Antarctica, likely able to explain glacial-interglacial CO2 variations according to previous studies, could also explain the 14C, (2) that an oscillation of this mechanism could also induce the 20 ppm variations of CO2, during abrupt events, (3) that marine productivity was correctly simulated on the glacial-interglacial time scale and during abrupts events and (4) that for both kinds of variations, it had a limited role on CO2

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Bouttes, Nathaëlle. „L’évolution du cycle du carbone au cours du Quaternaire“. Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066376.

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Durant les 2,6 derniers millions d'années (le Quaternaire), le climat de la Terre n'a cessé d'osciller entre un climat plus froid (période glaciaire) et un climat plus chaud (période interglaciaire). Pendant ces variations, appelées cycles glaciaires-interglaciaires, les carottes de glace venant d'Antarctique indiquent que les concentrations en CO2 dans l'atmosphère passent de valeurs faibles en période froide à des valeurs élevées en périodes chaudes. Cette évolution n'avait pour l'instant pas trouvé d'explication satisfaisante malgré de nombreuses hypothèses. Or comprendre les mécanismes à l'origine de ces variations est crucial pour connaître le système climatique et chercher à en anticiper les variations futures. A l'aide de modèles numériques de climat j'ai testé une nouvelle théorie basée sur une circulation océanique modifiée en période glaciaire. En période froide, alors que les calottes de glaces sont plus étendues, la formation de glace de mer devient plus importante. Celle-ci étant formée d'eau douce, le sel en excès est rejeté à la mer. De l'eau très salée et donc très dense est alors créée qui peut plonger dans l'océan profond. Le résultat en est un océan de fond plus dense en période glaciaire d'où un océan plus stratifié (fond dense et surface légère). Le mélange vertical est alors plus difficile et les échanges entre surface et fond sont réduits. Le fond de l'océan ainsi isolé constitue un réservoir important pouvant contenir le carbone qui n'est plus dans l'atmosphère. On peut ainsi expliquer la majorité de la baisse du CO2 atmosphérique en période glaciaire, ainsi que les changements de valeurs des isotopes du carbone dans l'océan et l'atmosphère.

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Thomassot, Emilie. „Origine et formation des diamants dans le manteau supérieur terrestre : apport d'une systématique multi-isotopique (carbone, azote et soufre)“. Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077183.

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Afin de mieux cerner l'origine et le processus de formation des diamants dans le manteau supérieur terrestre, nous avons entrepris une étude couplée de diamants ET de leurs inclusions de sulfure. Les fractionnements indépendants de la masse (MIFs) sont préservés dans les inclusions de sulfure des diamants du craton du Kaapvaal (Botswana et Afrique du Sud). Cette signature géochimique spécifique, hérité de réactions de photolyse UV dans l'atmosphère anoxique archéenne, implique que les inclusions piégées dans les diamants résultent du recyclage, dans le manteau supérieur terrestre, de sulfure sédimentaire. Cependant, les caractéristiques géochimiques de leurs diamants hôtes (δ¹³, δ¹5N, concentration et spéciation de l'azote) sont très homogènes à travers la population et attestent d'une origine purement mantélique. L'absence de signature recyclée dans ces échantillons implique une origine découplée des diamants et de leurs inclusions et remet en cause l'hypothèse de syngénéticité de ces minéraux. De plus, les caractéristiques géochimiques des diamants à inclusions de sulfures diffèrent clairement de celles des diamants à inclusion silicatées. Cette dernière observation est surprenante et suggère que les diamants à inclusions de sulfure appartiennent à une population spécifique. Le travail de thèse présenté ici apporte donc des preuves supplémentaires en faveur de l'implication d'un fluide métasomatique dans la formation des diamants dans les roches du manteau
In order to better constraint the origin and the crystallization process of diamond in the Earth upper mantle, we have undertaken a coupled isotopic study of diamond and of their sulfide inclusions. Mass-independent sulfur isotope fractionations are preserved in sulfide inclusions in diamonds (SID) from the Kaapvaal craton (Botswana and South Africa). This specific isotopic signature, produced through photochemical reaction during the Archean, implies that sulfide inclusions in diamonds represent an Archean atmospheric sulfur component that was recycled into the Earth's mantle. However, geochemical characteristics of their host diamonds (δ¹³C, δ¹5N, N-content and its speciation) are largely homogeneous through the population, and close to the non-fractionated mantle-related values. This lack of recycled signature in the carbon diamond source allows us to conclude that diamonds and their inclusions are not necessarily syngenetic. Moreover, the specific geochemical characteristics of sulfide-bearing diamonds differs from silicate-bearing diamond signature. This last observation is unforeseen and discloses that sulfide-bearing diamonds belong to a specific diamond population. The present work, brings evidences in favor of the implication of a metasomatic agent (carbon bearing fluid) leading to diamond cristallization in mantle rocks

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RICHARD, Guillaume. „Le cycle de l'eau dans le manteau terrestre: apport de la modelisation numerique“. Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005286.

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L'eau est presente dans le manteau terrestre. Elle peut avoir des effets importants sur la plupart des processus qui s'y deroulent. La distribution a grande echelle de l'eau (sous forme d'ions hydrogene) est approchee a l'aide de modeles numeriques. La prise en compte de la convection mantellique montre que la diffusion de l'eau vers les zones de forte solubilite en eau (la zone de transition) n'est pas assez rapide pour empecher le melange convectif. On predit donc la presence d'une phase fluide dans le manteau inferieur ou la solubilite de l'eau dissoute est tres faible. La phase fluide percole vers le haut sous les effets de la poussee d'Archimede et permet l'accumulation d'eau au sommet du manteau inferieur a la verticale des zones de subduction en depit du mouvement convectif descendant. Contrairement a la diffusion de l'eau dissoute dans les mineraux, la percolation d'une phase fluide semble etre un moyen possible de concentrer de l'eau dans le manteau terrestre. Ce reservoir serait localise au niveau de la frontiere entre la zone de transition et le manteau inferieur (Changement de phase spinelle-postspinelle) au voisinage des zones de subduction.

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Richard, Guillaume. „Le cycle de l'eau dans le manteau terrestre : apport de la modélisation numérique“. Toulouse 3, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005286.

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Di, Cairano Luca. „Etude d'un système réversible climatisation/cycle Rankine organique : application au cas du véhicule terrestre“. Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM066.

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La récupération de chaleur dans les véhicules est une solution prometteuse permettant de réduire la consommation du moteur et de ses émissions. Les fortes contraintes de poids, compacité et coût présentes dans le domaine automobile empêchent l’intégration d’un système de récupération de chaleur dans le véhicule. Une solution proposée dans ce travail consiste en un système de multi-génération appelé ReverCycle. Ce dernier fonctionne avec trois modes: climatisation à compression de vapeur, cycle de Rankine Organique (ORC) et cycle de réfrigération à éjecteur. Le système peut assurer un seul mode de fonctionnement à la fois. Les avantages du système sont sa compacité et son coût réduit étant donné la possibilité d’exploiter les composants du système de climatisation déjà présents dans le véhicule. En effet, le compresseur scroll de la climatisation peut être converti en machine réversible compresseur/turbine et le condenseur peut être mutualisé pour les trois modes de fonctionnement. Une double démarche de modélisation et d’expérimentation a été menée pour évaluer le potentiel de réduction de la consommation de ReverCycle et pour vérifier sa faisabilité technique. Un modèle global du véhicule a été développé pour reproduire les conditions de fonctionnement dynamique du véhicule et pour décrire l’interaction entre ses différents sous-systèmes. Le modèle a ensuite permis de calculer le gain en consommation moyenné sur une année pour différentes régions climatiques. Deux différentes architectures de véhicules ont été étudiées : un véhicule conventionnel et un véhicule hybride série. Pour un véhicule conventionnel, le gain en consommation maximal est obtenu dans un climat océanique (e.g. Paris) avec une valeur de 2,1% avec un démarrage à chaud du moteur et 1,3% avec un démarrage à froid. Le cycle de conduite de référence pour l’évaluation du gain est le cycle WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles). Dans le cas du véhicule hybride série, le gain en consommation maximal est obtenu dans un climat continental (e.g. Moscou) avec une valeur de 2,2% avec un démarrage à chaud du moteur et 1,2% avec un démarrage à froid. La réalisation d’une preuve de concept de ReverCycle a permis de valider sa faisabilité technique. Les essais se sont focalisés surtout sur le mode de fonctionnement en ORC. Les résultats des essais ont montré un rendement maximal de récupération pour le cycle de 3,9% sur un point de fonctionnement stabilisé. Le rendement maximal moyenné sur un cycle dynamique, représentatif des conditions opératoires sur un véhicule conventionnel, a été de 3,3%
In a light duty vehicle, waste heat recovery is a promising solution for reducing engine fuel consumption and emissions. The strong compactness, weight and cost requirements of the automotive sector are preventing the integration of waste heat recovery systems in vehicles. This work is proposing as a possible solution a multi-generation system called hereafter ReverCycle. ReverCycle is a system with three operating modes: vapor compression air conditioning, Organic Rankine Cycle (ORC) and ejector refrigeration cycle. The system can provide one function at a time. ReverCycle advantages are its compactness and cost since it is possible to exploit the vehicle air conditioning components. This means that the air conditioning scroll compressor is converted into a reversible compressor/expander machine and the condenser is mutualized for the three operating modes. The calculation of the fuel economy and the technical feasibility of the system are investigated combining a modeling approach with experimental activity. A global vehicle model reproduces the vehicle dynamic working conditions and the interaction between the different vehicle sub-systems. The model estimates the annual average fuel economy for different climatic regions. Two different vehicle architectures are investigated: a conventional vehicle and a series hybrid vehicle. For a conventional vehicle the maximum fuel economy is obtained in an oceanic climate ( e.g. Paris) with a 2.1% improvement at a hot start initial condition for the engine and 1.3% improvement at a cold start initial condition. The reference driving cycle for the fuel economy evaluation is the WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles). For a series hybrid vehicle the maximum fuel economy is obtained in a continental climate ( e.g. Moscow) with a 2.2% improvement at a hot start initial condition for the engine and 1.2% improvement at a cold start initial condition. The realization of ReverCycle proof of concept has allowed validating its technical feasibility. Experimental tests have mainly focused on the ORC operating mode. The experimental results show that the maximum cycle efficiency is 3.9% for a steady-state point. The average maximum cycle efficiency over a dynamic cycle, equivalent to a typical conventional vehicle operating mode, is 3.3%

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Thouveny, Nicolas. „Variations du champ magnétique terrestre au cours du dernier cycle climatique (depuis 120000 ans) /“. Le Puy-en-Velay (Musée Crozatier, Jardins H. Vinay, 43000) : Centre d'étude et de recherche sur les lacs, les anciens lacs et les tourbières, 1991. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35537028m.

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Suan, Guillaume. „Changements climatiques, cycle du carbone et production carbonatée au Pliensbachien-Toarcien“. Lyon 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LYO10194.

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Les relations entre changements climatiques, variations du cycle du carbone et production carbonatée au cours du Pliensbachien et du Toarcien sont étudiées à partir de données géochimiques, sédimentologiques et paléontologiques acquises au Portugal, en Italie et en Sibérie du Nord. La reconstitution des températures marines à partir de l’analyse des rapports isotopiques de l’oxygène de coquilles de brachiopodes révèle des phases successives et marquées de refroidissement et de réchauffement. L’étude des nannofossiles calcaires et des teneurs en carbonates indiquent que les périodes de réchauffement correspondent à des crises drastiques de la production carbonatée et d’extinction, à la fois dans les domaines néritiques et pélagiques. Les fluctuations d’ampleur globale des rapports isotopiques du carbone indiquent un contrôle probable de ces phases de réchauffement par des variations de la teneur en CO2 atmosphérique, certainement causées par des phases de volcanismes intense en Afrique du Sud et en Antarctique
The relationships between changes in climate, carbon cycling and carbonate production in the Pliensbachian-Toarcian are investigated using geochemical, sedimentological and paleontological data acquired in Portugal, Italy and northern Siberia. Reconstructions of seawater temperatures inferred from the oxygen isotope composition of brachiopod shells reveal successive and marked cooling and warming episodes. The analysis of calcareous nannofossils and carbonate contents indicate that warming episodes corresponded to drastic carbonate production decline and extinction in both neritic and pelagic settings. Global variations in carbon isotope ratios indicate that warming events were probably controlled by atmospheric CO2 concentrations, likely caused by episodes of intense volcanism in South Africa and in Antarctica

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Berthonneau, Clément. „Etude de la dégradation du cycle A de stéroïdes“. Nantes, 2014. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=29099bb0-bb3d-4eb1-bdcf-254fc539d1c2.

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Ce mémoire présente une contribution au développement d'une synthèse rapide et efficace pour la préparation à l'échelle du gramme de stéroïdes contenant trois atomes de carbone 13. La stratégie que nous avons mis en place repose sur deux étapes clés : la dégradation du cycle A de la 1,4- androstadiène-3,17-dione ou de la 4-androstène-3,17-dione en un précurseur céto-aldéhyde, puis, à partir de ce dernier, la reconstruction du cycle A avec un réactif de Wittig marqué par trois atomes de carbones 13. Deux approches originales ont été développées pour la synthèse de l'intermédiaire céto-aldéhyde clé, soit par une réaction d'ozonolyse, soit par une réaction de décarbonylation pallado-catalysée. Cette méthodologie a été appliquée avec succès pour la synthèse à l'échelle du gramme de différents stéroïdes comportant trois atomes de carbone 13. D'un point de vue général, ce travail apporte une solution efficace à cette problématique par rapport aux synthèses publiées dans la littérature
This thesis presents a contribution to the development of a fast, efficient and scalable synthesis of steroids containing three carbon 13 atoms. Our strategy is based on two key-steps : ring A degradation of l,4-androstadien-3,17-dione or of 4-androsten-3,17-dione into a keto-aldehyde precursor, and then, ring A reconstruction from this latter intermediate with a three carbon 13 labeled Wittig reagent. Two original approaches were developed for the synthesis of the key keto-aldehyde intermediate, either by a one-pot multi-step process involving an ozonolysis reaction, or through a pallado- catalyzed decarbonylation. This methodology was successfully applied for the gram-scale synthesis of several steroids containing three carbon 13 atoms. As a general remark, this work provides an effective solution to this issue in relation to the existing syntheses found in scientific literature

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Racapé, Virginie. „Étude de la distribution du δ13CDIC dans l’océan et évaluation de la composante anthropique du CO2“. Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066791.

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La composition en isotopes stables du carbone inorganique dissous (δ13CDIC) dans l’océan est un traceur semi-conservatif utile pour étudier le cycle du carbone, sa composante anthropique ou encore la paléo-circulation. La distribution moyenne annuelle de ce traceur est relativement bien documentée depuis la surface jusqu’au fond, mais sa variabilité temporelle nécessite d’être complétée. Basée sur de nouvelles observations acquises dès la fin des années 90 et jusqu’en 2012, cette étude décrit et interprète la variabilité saisonnière, interannuelle à décennale du δ13CDIC dans trois régions océaniques: le gyre subpolaire Nord-Atlantique (NASPG), le golfe de Guinée et les secteurs Sud-Ouest et Austral de l’océan Indien. Dans les eaux de surface de ces régions, l’amplitude saisonnière du δ13CDIC varie de 0‰ à 1‰ et reflète le bilan local entre l’activité biologique et la dynamique océanique. Négligeables sur un court terme, les échanges air-mer de CO2 incluent une contribution anthropique importante qui modifie le δ13CDIC à plus long terme, mais qui peut être masquée (océan Indien) ou amplifiée (NASPG) par la variabilité naturelle. Pour les études globales du carbone, la diminution du δ13CDIC liée à la pénétration du carbone anthropique (Cant) dans les eaux de surface, connue sous le terme d’effet Suess océanique, apporte une contrainte supplémentaire pour mieux séparer cette variabilité naturelle du signal anthropique. Basés sur un modèle de régression linéaire multiple étendue (eMLR), l’effet Suess océanique et l’accumulation du carbone anthropique ont été conjointement évalués dans deux des régions clés pour le stockage du Cant : le NASPG et le Sud-Ouest de l’océan Indien. Dans le NASPG, les résultats révèlent un changement anthropique de -0. 013‰ (µmol kg-1)-1 qui confirme le faible renouvellement des eaux denses de la Mer du Labrador depuis le début des années 90. Dans l’océan Indien, ce changement anthropique, de l’ordre de -0. 021‰ (µmol kg-1)-1 met en évidence la stabilité du temps de résidence des eaux de surface de la région. Ces résultats ont été comparés au modèle NEMO-PISCES de l’IPSL. Bien que le cycle saisonnier du δ13CDIC soit largement sous-estimé par le modèle dans certaines régions océaniques (2 à 3 fois), l’évaluation du signal anthropique est comparable aux résultats obtenus dans cette étude
The isotopic composition of dissolved inorganic carbon (δ13CDIC) in the ocean is a useful semi-conservative tracer of the carbon cycle to study the anthropogenic CO2 component and paleo-circulation. The mean annual large scale distribution of this tracer is now relatively well documented in surface and at depth, but the temporal variability still needs to be completed. Based on new observations collected since the end of 90s until 2012, this study describes and interprets the seasonal, interannual to decadal variability of the δ13CDIC in three oceanic regions: the North-Atlantic subpolar gyre (NASPG), the gulf of Guinea and the Southwestern and Southern Indian Ocean. In the surface waters of these regions, the δ13CDIC seasonal amplitude varies from 0‰ to 1‰ and depends on the local balance between the biological activity and the ocean dynamics. Negligible in the short-term, the air-sea CO2 exchange includes a large anthropogenic contribution that changes the δ13CDIC in the long term, but could be masked (Indian ocean) or increased (NASPG) by the natural variability. For the global carbon budget, the decrease in δ13CDIC due to the anthropogenic carbon (Cant) uptake in the surface ocean, the so-called oceanic 13C Suess effect, provides additional information to better discriminate the natural variability from the anthropogenic signal. Based on the extended multi-linear regression (eMLR), the oceanic 13C Suess effect and the anthropogenic DIC changes have been estimated together in key regions for the Cant storage: the NASPG and the Southwestern Indian Ocean. These results revealed an anthropogenic change around -0. 013‰ (µmol kg-1)-1 in NASPG, which attests to the low renewal of the Labrador sea-water since the beginning of 90s. In the Indian Ocean, the anthropogenic carbon change, around -0. 021‰ (µmol kg-1)-1, highlights a steady residence time of surface waters. These results are compared to NEMO-PISCES model of IPSL. The δ13CDIC seasonal cycle is under-estimated 2 or 3 times by the model but the anthropogenic signal evaluation is comparable to the direct estimations obtained by this study

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Peng, Changhui. „Reconstruction du stock de carbone terrestre du passe à partir de données polliniques et de modèles biosphériques depuis le denier maximum glaciaire“. Aix-Marseille 3, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX30087.

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L'objectif de cette these est de reconstituer les stocks de carbone terrestre a partir des donnees polliniques. En consequence notre strategie a ete d'utiliser le spectre pollinique pour en reconstituer les parametres climatiques et le type de vegetation et d'en deduire la biomasse par l'intermediaire du modele biospherique. Pour le dernier maximum glaciaire, nous avons utilise des banques de paleodonnees mise au point a l'echelle du globe, et pour le tardiglaciaire et le holocene (depuis 13 000 ans), nous avons utilise l'ensemble des donnees polliniques disponibles pour l'europe. Nous avons estime que les conditions glaciaires correspondaient a une diminution de 30% du stock de carbone dans la vegetation et le sol. Notre reconstruction montre que les derniers 13 000 ans bp ont ete caracterises en europe par des variations de la distribution des biomes terrestres, de l'absorption de co#2 par la productivite primaire nette (ppn). Toutefois, le stock de carbone dans la biosphere terrestre potentielle de l'europe est reste stable durant l'holocene. La plus forte diminution du stock de carbone terrestre a ete decelee durant le tardiglaciaire, principalement a cause de la presence des glaciers et faible superficie de la foret

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Boucham, Abdel Rhani. „Modélisation du cycle du soufre dans l'atmosphère terrestre: constituants soufrés neutres, ionisés et aérosols sulfatés“. Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1996. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212414.

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Kergoat, Laurent. „Contribution à la modélisation du fonctionnement de la biosphère terrestre. Liens avec l'observation spatiale“. Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30205.

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L'etude du cycle du carbone et de sa reponse aux emissions d'origine anthropique ont mis en evidence le role joue par la biosphere terrestre. En particulier, de larges incertitudes affectent l'estimation des flux de co2 echanges entre l'atmosphere et la biosphere, ainsi que leur evolution, a l'echelle de 50 ans temps caracteristique de l'augmentation rapide du co2 atmospherique et de ses effets possibles sur le bilan radiatif et le climat. L'auteur developpe un modele mecaniste d'estimation de la photosynthese et du bilan hydrique, a l'echelle globale, pour une vegetation naturelle potentielle. Ce modele simule les variations spatiales (maille de 1 degre a et temporelles (pas de temps journalier) des flux de co2 et h20 en fonction des forcages climatiques et edaphiques (rayonnement solaire, precipitations, temperatures et humidite de l'air, profondeur de la zone d'extraction racinaire). Les principaux points abordes sont: la determination de la surface foliaire en equilibre avec les ressources hydriques pour chaque maille. La modelisation des echanges gazeux a partir de processus physiques et physiologiques etablis, et de parametres issus de la litterature, donc sans calibration du modele. L'evaluation des resultats par comparaison avec des informations independantes ; deficits d'ecoulement sur 14 bassins fluviaux pour le bilan hydrique, estimation satellitaire pour le rayonnement absorbe par la vegetation, et mesures de flux au-dessus du couvert sur un site de prairie et un site de foret temperee pour l'ensemble des processus. Ce modele est developpe dans le but d'etre couple aux observations satellitaires dans le spectre solaire. L'auteur presente une methodologie d'assimilation d'observations spatiales, et discute, a partir d'une experience synthetique d'assimilation sur un site de savane, les interets de cette approche pour l'extension spatiale d'un modele de vegetation ainsi que pour la comprehension des processus

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Garnier, Matthieu. „Allocation du carbone et métabolisme azoté chez l’haptophyte Tisochrysis lutea“. Nantes, 2016. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=014f2bc2-0d6e-41d6-af47-3bbc37ce8987.

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L’objectif de cette thèse est d’identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse à la limitation azotée et dans l’accumulation des lipides chez la microalgue haptophyte Tisochrysis lutea. La souche sauvage et une souche mutante hyper-lipidique ont été cultivées dans différentes conditions de nutrition azotée, et analysées par des approches de génomique fonctionnelle. Quatre transporteurs d’azote à haute affinité (Nrt2) ont été identifiés et caractérisés pour comprendre les mécanismes impliqués dans l’absorption minérale chez cette espèce. Les transcriptomes des deux souches ont été séquencés et les protéines affectées par la carence azotée et différentiellement exprimées entre les deux souches ont été identifiées. Les résultats permettent d’identifier des fonctions régulées lors de la carence azotée et potentiellement impliquées dans l’accumulation des lipides de réserve. La réponse de chacune des deux souches à des fluctuations fines de limitation azotée a été étudiée. Les résultats d’analyses protéomiques haut débit suggèrent que la suraccumulation lipidique dans la souche mutante est la conséquence d’un métabolisme du carbone globalement impacté, ceci sous l’impulsion de mécanismes de signalisation encore mal définis. Deux protéines ont été étudiées plus spécifiquement car vraisemblablement impliquées dans la remobilisation du carbone et de l’azote issus des acides aminés lors de la limitation azotée. L’ensemble de ce travail permet d’abonder les connaissances sur les haptophytes et de formuler des hypothèses sur les clés métaboliques impliquées dans la limitation azotée et l’allocation du carbone chez les microalgues
The aim of this thesis is to improve knowledge on mechanisms involved in the response to nitrogen limitation and in lipid accumulation in the microalgae haptophyte Tisochrysis lutea. The wild type strain and a lipid accumulating mutant strain were grown under different nitrogen limitation and starvation and analyzed by functional genomics. Four genes of high-affinity nitrate/nitrite transporter (Nrt2) were identified and characterized to reveal the mechanisms involved in mineral absorption in this species. Transcriptomes of both strains were sequenced and proteins affected by nitrogen starvation and differentially expressed between the two strains were identified. We so identified the functions regulated by nitrogen deficiency and potentially involved in the accumulation of storage lipids. The responses of both strains to thin variations of nitrogen limitation were studied. The results of high-throughput proteomic analyzes suggest that the lipid-accumulation in the mutant strain is the result of carbon metabolism impacted overall, this spurred on signaling mechanisms. Two proteins have been studied since probably involved in carbon and nitrogen remobilization from amino acids catabolism during nitrogen limitation. This work increases knowledge on haptophytes, and brings assumptions on metabolic key involved in nitrogen limitation and carbon allocation in microalgae

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Friedlingstein, Pierre. „Modélisation du cycle du carbone biosphérique et étude du couplage biosphère-atmosphère“. Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1995. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212604.

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Mihalopoulos, Nikolaos. „Contribution à l'étude du cycle biogéochimique de l'oxysulfure de carbone dans l'atmosphérique“. Paris 7, 1989. http://www.theses.fr/1989PA077162.

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L'oxysulfure de carbone a un role tres important dans la chimie de l'atmosphere. Cependant il peut exister un desequilibre entre l'intensite de ses sources et de ses puits. On determine la source oceanique du sulfure de carbone et son nettoyage atmospherique par les pluies et la vegetation

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Amiotte, Suchet Philippe. „Cycle du carbone, érosion chimique des continents et transferts vers les océans /“. Strasbourg : Université Louis Pasteur, Institut de géologie : Centre de Géochimie de la surface, CNRS, 1995. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35839549z.

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Amiotte, Suchet Philippe. „Cycle du carbone, erosion chimique des continents et transferts vers les oceans“. Strasbourg 1, 1994. http://www.theses.fr/1994STR13061.

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L'alteration chimique des roches est essentiellement le fait de l'attaque des mineraux par l'acide carbonique issu du co#2 atmospherique, via la photosynthese puis la degradation de la matiere organique dans les sols. Ce co#2 dissous, implique dans les reactions d'alteration, est ensuite transporte en solution, principalement sous forme d'ions bicarbonates, par les fleuves vers les oceans. Pour estimer la quantite de co#2 consomme par erosion chimique des roches sur les continents, deux modeles sont developpes dans ce travail. Le premier est un modele geochimique de decomposition des flux d'elements majeurs exportes en solution par les fleuves (modele mega, major element geochemical approach). Le second (gem-co#2 global erosion model) est base sur un ensemble de relations empiriques entre le flux de co#2 consomme et le drainage pour les principaux types de roche affleurant a la surface des continents. Ce modele permet de simuler l'intensite et la distribution spatiale des flux de co#2 consommes sur l'ensemble des continents. Le bilan de la consommation de co#2 a l'echelle globale a ete etabli en utilisant ces deux approches. Les estimations varient ainsi de 19,6 10#1#2 moles/an a 24,5 10#1#2 moles/an. Le modele gem-co#2 montre que 72% de cette consommation de co#2 se fait dans l'hemisphere nord, durant les mois de juin a septembre et decembre a mars. Les bilans des flux moyens mensuels et annuels de co#2 consommes par l'alteration de chaque continent et exportes vers chaque ocean sont etablis a l'aide de gem-co#2. Les variations saisonnieres et interannuelles de la consommation de co#2 sont etudiees sur les bassins de la garonne, de l'oubangui et du congo. Enfin, on etudie l'influence des precipitations acides sur la consommation de co#2. Localement, celles-ci peuvent provoquer une diminution de plus de 50% de la consommation de co#2. Par contre, a l'echelle globale, cette diminution reste faible

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Sellin, Murielle. „Complexes octaédriques du fer porteurs de deux ligands alcoxycarbonyle, alkyloxalyl, acétyle ou pyruvoyle : couplage carbone-carbone et isomérie chaîne-cycle“. Brest, 1995. http://www.theses.fr/1995BRES2026.

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Un processus d'elimination reductrice de molecules organiques dicarbonylees par couplage carbone(alpha)-carbone(beta) est mis en evidence a partir de complexes fe(x)(y)(co)#3l avec x = coco#2me, cocome ; y = co#2me, come et l = co,p(oet)#3, pph#3, pme#3. Lorsque l est un carbonyle terminal, ce processus est concurrence par la decarbonylation du ligand dicarbonyle x mais il est favorise par l'augmentation du caractere sigma-donneur des ligands se couplant. Le couplage carbone-carbone est cependant le seul processus observe apres enrichissement electronique du centre metallique (substitution d'un carbonyle par p(oet)#3, pph#3 ou pme#3). Toutefois, contrairement aux precedents, le complexe fe(cocome)(co#2me)(co)#4, un metalla-gamma-ceto-ester, donne lieu a une isomerie chaine-cycle, jusqu'ici uniquement observee a partir d'homologues organiques. Les carbonyles terminaux de ces complexes possedent en outre un caractere electrophile suffisament fort pour subir l'addition de nucleophiles tels que celle d'alcool (responsable de l'echange alcoxy/alcool) ou d'alcoolate (conduisant a des complexes anioniques trifonctionnalises fe(co#2r)(x)(y)(co)#3l

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Piccoli, Francesca. „High-pressure carbonation : a petrological and geochemical study of carbonated metasomatic rocks from Alpine Corsica“. Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066448/document.

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Le cycle global du carbone est fortement lié au bilan entre l’enfouissement en profondeur du carbone dans les zones de subduction, et les émissions de CO2 dans l'atmosphère par dégazage volcanique et métamorphique. Dans la zone d’avant arc (75-100 km en profondeur), les réactions de volatilisation et la dissolution des carbonates induite par l'infiltration des fluides aqueux sont les processus à l'origine de la production de fluides de composition C-O-H. Le carbone initialement piégé sous forme minéral dans les roches peut donc être mobilisé et transporté par ces fluides vers le manteau ou la croûte lithosphérique. Des estimations récentes prévoient que, compte tenu de l'ensemble des processus qui ont lieu dans les zones de subduction (volatilisation, dissolution, mais aussi bien le magmatisme et la formation de diapirs de metasediments), presque la totalité du carbone enfoui serait mobilisé et transféré en phase fluide dans la croûte ou dans le manteau.La percolation de fluides COH à travers des roches de la plaque plongeante et du manteau n'est pas seulement critique pour le recyclage du carbone, mais elle joue aussi en rôle sur le contrôle de l'état d’oxydoréduction du manteau, sur la mobilisation des éléments non volatils, ainsi que sur la rhéologie de ces roches. Cependant, les connaissances sur l'évolution de ces fluides à hautes pressions sont très limitées. Cette étude est centrée sur la caractérisation pétrologique, géochimique et isotopique des échantillons naturels de roches métasomatiques carbonatées de l'unité en facies lawsonite-eclogite de la Corse Alpine (France). Ces roches métasomatiques se localisent sur plusieurs kilomètres le long des contacts lithosphériques majeurs hérités de la plaque océanique subductée, et peuvent révéler des informations importantes sur l'évolution des fluides COH en condition de haute pression pendant la subduction. Dans ce travail, il sera démontré que l'interaction des fluides COH avec des roches silicatées à hautes pressions (entre 2-2.3 GPa et 490-530 ° C) peut causer la dissolution des silicates et la précipitation de carbonates, processus défini comme carbonatation à haute pression. Une caractérisation pétrologique et géochimique détaillée des échantillons, couplée à une étude systématique des isotopes de l'oxygène, du carbone et du strontium-néodyme sera utilisée pour déduire la composition et l'origine multi-source des fluides impliqués. Les implications géochimiques des interactions fluide-roche seront quantifiées par des calculs de bilan de masse et de flux de fluides intégrés dans le temps. Cette étude met en évidence l'importance de la remonté des fluides COH le long des gradients en pression et température pour le stockage du carbone dans les zones de subduction
The balance between the carbon input in subduction zone, mainly by carbonate mineral-bearing rock subduction, and the output of CO2 to the atmosphere by volcanic and metamorphic degassing is critical to the carbon cycle. At fore arc-subarc conditions (75-100 km), carbon is thought to be released from the subducting rocks by devolatilization reactions and by fluid-induced dissolution of carbonate minerals. All together, devolatilization, dissolution, coupled with other processes like decarbonation melting and diapirism, are thought to be responsible for the complete transfer of the subducted carbon into the crust and lithospheric mantle during subduction metamorphism. Carbon-bearing fluids will form after devolatilization and dissolution reactions. The percolation of these fluids through the slab- and mantle-forming rocks is not only critical to carbon cycling, but also for non-volatile element mass transfer, slab and mantle RedOx conditions, as well as slab- and mantle-rock rheology. The evolution of such fluids through interactions with rocks at high-pressure conditions is, however, poorly constrained. This study focuses on the petrological, geochemical and isotopic characteristic of carbonated-metasomatic rocks from the lawsonite-eclogite unit in Alpine Corsica (France). The study rocks are found along major, inherited lithospheric lithological boundaries of the subducted oceanic-to-transitional plate and can inform on the evolution of carbon-bearing high-pressure fluids during subduction. In this work, it will be demonstrated that the interaction of carbon-bearing fluids with slab lithologies can lead to high-pressure carbonation (modeled conditions: 2 to 2.3 GPa and 490-530°C), characterized by silicate dissolution and Ca-carbonate mineral precipitation. A detailed petrological and geochemical characterization of selected samples, coupled with oxygen, carbon and strontium, neodymium isotopic systematic will be used to infer composition and multi-source origin of the fluids involved. Geochemical fluid-rock interactions will be quantified by mass balance and time-integrated fluid fluxes estimations. This study highlights the importance of carbonate-bearing fluids decompressing along down-T paths, such as along slab-parallel lithological boundaries, for the sequestration of carbon in subduction zones. Moreover, rock-carbonation by fluid-rock interactions may have an important impact on the residence time of carbon and oxygen in subduction zones and lithospheric mantle reservoirs as well as carbonate isotopic signatures in subduction zones. Lastly, carbonation may modulate the emission of CO2 at volcanic arcs over geological time scales

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Maffre, Pierre. „Interactions entre tectonique, érosion, altération des roches silicatées et climat à l'échelle des temps géologiques : rôle des chaînes de montagnes“. Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30287.

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Cette thèse explore l'influence des orogenèses sur le climat de la Terre à travers l'étude quantitative des interactions entre dynamique climatique, érosion des continents, taux d'altération chimique des roches silicatées et cycle géologique du carbone. Le premier chapitre détaille les mécanismes par lesquels les reliefs affectent la circulation atmosphérique et océanique, l'emphase est mise sur la circulation thermohaline. Le second chapitre compare les effets des changements de dynamique climatique et d'érosion liés à la présence de montagnes sur l'altérabilité des continents. Le troisième chapitre développe un modèle dynamique de régolithe applicable à l'échelle globale et étudie son comportement en régime transitoire, ainsi que la réponse du cycle du carbone à un dégazage de CO2. Enfin, le quatrième chapitre s'attache à modéliser le cycle isotopique continental du lithium, potentiel traceur de l'altération dans le passé de la Terre. Ce modèle est appliqué au cas du bassin amazonien
This thesis explores how orogenies may affect the Earth climate through the quantification of the interactions between climate dynamics, continental erosion, silicate rock weathering rate and geological carbon cycle. The first chapter describes the mechanisms linking the continental topography and its impacts on the atmospheric and oceanic circulations, with emphasis on the thermohaline circulation. The second chapter compares the effects on continental weatherability of climate dynamics and erosional changes related to the presence of mountains. The third chapter describes a dynamic model of regolith designed for global scale simulations, and describes its transient behavior, as well as its response to a CO2 degassing. Finally, the last chapter presents a numerical model of the continental isotopic cycle of lithium, so that its reliability as a proxy of the past weathering can be tested. The model explores the case study of the Amazon lithium cycle

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Pfeffer, Julia. „Étude du cycle de l’eau en Afrique sahélienne : Approche multidisciplinaire et apport de la gravimétrie terrestre et spatiale“. Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2011/PFEFFER_Julia_2011.pdf.

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En regard de la variabilité climatique et des activités humaines, un intérêt croissant a été porté au cours des dernières décennies à l’observation des ressources en eau, leur évolution et leur quantification. Les méthodes géodésiques examinent la forme de la Terre et son champ de gravité. Elles sont sensibles à la redistribution des masses d’eau à la surface terrestre, à des échelles spatiales variant de la parcelle au continent et s’avèrent de ce fait être des outils de choix pour suivre la variabilité des ressources en eau. Dans le cadre des projets AMMA et GHYRAF, une série d’actions en gravimétrie, géodésie, géophysique, et hydrologie a été orchestrée sur un site pilote situé au sud–ouest du Niger, à 70 km de sa capitale Niamey. L’influence de la mousson ouest africaine sur le champ de pesanteur est étudiée à l’échelle locale par des mesures in - situ et à l’échelle continentale par des mesures satellitaires. Le signal gravimétrique observé est interprété en terme de variabilité hydrologique, afin d’accéder aux paramètres hydrogéologiques locaux comme la porosité de drainage de l’aquifère. Les incertitudes liées à la présence d’eau dans les premiers mètres de sol sont évaluées à l’aide de mesures d’humidité in-situ. Les valeurs de porosité estimées par gravimétrie sont comparées aux valeurs estimées par résonance magnétique protonique, illustrant la cohérence de ces deux méthodes géophysiques de sensibilités différentes (résolution spatiale et temporelle, objet imagé). L’hétérogénéité spatiale des stocks d’eau est appréhendée, à l’échelle du bassin versant (~2. 5 km2), par une saison de mesures intensives de microgravimétrie. De variations dynamiques de la gravité de faible à moyenne amplitude (≤ 220 nm s-2) sont détectées et analysées avec minutie afin de mieux évaluer la variabilité intrasaisonnière des différents réservoirs hydriques en présence. L’hétérogénéité de stockage dans la zone de vadose apparaît comme la source principale de variabilité spatiale du signal gravimétrique à l’échelle locale (< 1 km)
In regard with climate variability and human activities, recent advances in water resources observation, quantification and prediction have led to a growing interest in the geophysical community. Geodetic techniques allow measuring the shape and the gravity field of the Earth. These measurements are sensitive to the water mass distribution at the Earth’s surface over a wide range of time and space scales. Such techniques may thus provide valuable information about continental water storage changes. In the framework of the AMMA and GHYRAF projects, a bunch of actions have been set up in gravimetry, geodesy, geophysics and hydrology on a pilot site located in south-west Niger, at 70 km of the city of Niamey. The seasonal water cycle, in link with the West African monsoon, is studied at local scale by in situ measurements and at continental scale by satellite data. The observed gravity signal is analysed to retrieve local hydrogeological parameters, such as the drainage porosity. The uncertainties due to the presence of water in the first meters of soil are evaluated with in situ measurements. Porosity values estimated by gravimetry are compared to values of the aquifer water content derived from magnetic resonance soundings. The good agreement between these two independent geophysical methods, displaying different sensitivity as well as spatial and temporal resolutions, shows their potential to constrain local hydrogeological parameters. The spatial heterogeneity of the water storage is investigated at the small catchment scale (~ 2. 5 km2) by an intensive microgravity field campaign. Dynamic variations of the gravity are measured with small to medium amplitudes (≤ 220 nm s-2) and carefully analysed to evaluate the intraseasonal variability of the water storage. The heterogeneity of the water storage in the vadose zone appears as the main reason for the spatial variability of the gravimetric signal at local scale (<1 km)

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Paris, Guillaume. „Réponses du système Terre aux perturbations géologiques du cycle du carbone. Isotopes du carbone, modelisation et apport des isotopes du bore“. Phd thesis, Institut de physique du globe de paris - IPGP, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00655630.

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L'étude des perturbations géologiques du cycle du carbone permet d'améliorer la compréhension du cycle moderne du carbone et de mieux appréhender les effets des perturbations de la teneur en CO2 atmosphérique. En particulier, les crises géologiques fournissent un objet d'étude permettant de mieux connaître les capacités de réactions de l'environnement en situation de stress. Nous avons étudié la crise de la limite Trias‐Jurassique (TJ) selon une approche combinée entre modélisation et étude multi‐traceur centrée sur les isotopes du carbone de la matière organique et des carbonates. La limite TJ est caractérisée dans les coupes téthysiennes par la succession de deux excursions négatives de la composition isotopique du carbone organique. La première est associée à une extinction de masse et une crise de la production carbonatée. Nous montrons grâce au modèle GEOCLIM que la mise en place de la Province Magmatique de l'Atlantique Central (CAMP) a pu engendrer la crise de la production carbonatée en prenant en compte les observations selon lesquelles cette mise en place s'est faite sous forme de pulses intenses (<400 ans). L'émission de carbone mantellique léger (<‐20‰), si son existence est confirmée, permet d'expliquer cette première excursion isotopique. L'analyse des isotopes du carbone et de l'azote de coupes anglaises et autrichiennes a permis de caractériser les conséquences locales des perturbations globales de la transition du Trias vers le Jurassique (mise en place de la CAMP et variations du niveau marin) et les difficultés de récupération de la pompe biologique dans des bassins perturbés par une forte production primaire procaryote. La composition isotopique du bore (δ11B) des carbonates fournit un outil supplémentaire pour de telles études car elle permet de reconstituer le pH océanique. Cependant, les disparités analytiques entre laboratoire induisent une grande confusion dans l'utilisation de cet outil. Nous proposons ici une méthode d'injection facilitant l'analyse de ces isotopes sur MC‐ICP‐MS et l'appliquons à l'étude de carbonates du Jurassique moyen pour mieux comprendre les causes et conséquence de la crise de la sédimentation carbonatée qui a alors lieu. Nous restons cependant limités dans nos conclusions car le pH déduit des valeurs du δ11B des carbonates dépend également des valeurs du δ11B océanique. Nous avons initié la reconstruction de cette courbe en mesurant les valeurs du δ11B de halites ayant enregistré les valeurs de l'eau de mer. Nous montrons que des variations notables existent, cohérentes avec les paramètres de la géodynamique. Les différentes approches que nous proposons dans ce travail mettent en évidence l'intérêt des approches multi‐traceurs et multidisciplinaires et ouvrent la voie à de nouvelles considérations sur les contrôles de la pCO2 atmosphérique et de la chimie océanique.

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Paris, Guillaume. „Réponses du système Terre aux pertubations géologiques du cycle du carbone : isotopes du carbone, modélisation et apport des isotopes du bore“. Paris, Institut de physique du globe, 2009. http://www.theses.fr/2009GLOB0017.

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L'étude des perturbations géologiques du cycle du carbone permet d'améliorer la compréhension du cycle moderne du carbone et de mieux appréhender les effets des perturbations de la teneur en CO2 atmosphérique. En particulier, les crises géologiques fournissent un objet d'étude permettant de mieux connaître les capacités de réactions de l'environnement en situation de stress. Nous avons étudié la crise de la limite Trias‐Jurassique (TJ) selon une approche combinée entre modélisation et étude multi‐traceur centrée sur les isotopes du carbone de la matière organique et des carbonates. La limite TJ est caractérisée dans les coupes téthysiennes par la succession de deux excursions négatives de la composition isotopique du carbone organique. La première est associée à une extinction de masse et une crise de la production carbonatée. Nous montrons grâce au modèle GEOCLIM que la mise en place de la Province Magmatique de l'Atlantique Central (CAMP) a pu engendrer la crise de la production carbonatée en prenant en compte les observations selon lesquelles cette mise en place s'est faite sous forme de pulses intenses (<400 ans). L'émission de carbone mantellique léger (<‐20‰), si son existence est confirmée, permet d'expliquer cette première excursion isotopique. L'analyse des isotopes du carbone et de l'azote de coupes anglaises et autrichiennes a permis de caractériser les conséquences locales des perturbations globales de la transition du Trias vers le Jurassique (mise en place de la CAMP et variations du niveau marin) et les difficultés de récupération de la pompe biologique dans des bassins perturbés par une forte production primaire procaryote. La composition isotopique du bore (δ11B) des carbonates fournit un outil supplémentaire pour de telles études car elle permet de reconstituer le pH océanique. Cependant, les disparités analytiques entre laboratoire induisent une grande confusion dans l'utilisation de cet outil. Nous proposons ici une méthode d'injection facilitant l'analyse de ces isotopes sur MC‐ICP‐MS et l'appliquons à l'étude de carbonates du Jurassique moyen pour mieux comprendre les causes et conséquence de la crise de la sédimentation carbonatée qui a alors lieu. Nous restons cependant limités dans nos conclusions car le pH déduit des valeurs du δ11B des carbonates dépend également des valeurs du δ11B océanique. Nous avons initié la reconstruction de cette courbe en mesurant les valeurs du δ11B de halites ayant enregistré les valeurs de l'eau de mer. Nous montrons que des variations notables existent, cohérentes avec les paramètres de la géodynamique. Les différentes approches que nous proposons dans ce travail mettent en évidence l'intérêt des approches multi‐traceurs et multidisciplinaires et ouvrent la voie à de nouvelles considérations sur les contrôles de la pCO2 atmosphérique et de la chimie océanique
Studying geological carbon cycle disruption helps to further understand modern carbon cycle and to better apprehend the consequences of the current increase in atmospheric CO2. Specifically, geological crisis highlight the reaction ability of the environment to stressful situation. We used a multi‐proxy approach to study the Triassic‐Jurassic (TJ) boundary events. This transition period is characterized by a succession of two carbon isotopes negative excursions (CINEs) in sections from Tethyan realm. Through GEOCLIM modeling, we show that the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) likely generated the carbonate production crisis observed during the first CINE provided that emplacement is modeled as a succession of intense short‐lived pulses (<400y) as suggested by recent studies. If emitted mantellic carbon is isotopically light (<‐20‰), CAMP emplacement also generated the first CINE. We investigated British and Austrian sections through carbon and nitrogen isotopes for local consequences of global TJ transition events (CAMP emplacement and sea level variations). We showed that the biological pump is perturbated by eutrophication and blooms of prokaryotic organisms. A supplementary tool is provided by boron isotopic composition (δ11B) of carbonates that record seawater pH. However, inter‐laboratory discrepancies prevent this tool from being broadly used. Here, we present a recently developed injection device for boron isotopes analysis on MC‐ICP‐ MS and use it for studying boron isotopes on Middle Jurassic limestones during a time of carbonate production perturbation. Nevertheless, we remain speculative in our interpretation for carbonate δ11B values record both seawater pH and δ11B values. As a consequence, we initiated the reconstruction of Phanerozoic seawater δ11B values by measuring δ11B values in marine halites. The reconstructed values exhibit clear variations through time that are related to geodynamic parameters. This study underlines the necessity for multi‐proxy approach to bring new light on atmospheric pCO2 and seawater chemical composition

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Barral, Cuesta Abel. „The carbon isotope composition of the fossil conifer Frenelopsis as a proxy for reconstructing Cretaceous atmospheric CO2“. Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1148.

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Le Crétacé a été une période d'instabilité climatique et du cycle du carbone, dont le CO2 atmosphérique a été désigné comme le driver majeur. Cependant, les reconstitutions du CO2 atmosphérique ne reflètent ni les dynamiques climatiques ni les grands évènements de perturbation du cycle du carbone décrits pour cette période. J'ai utilisé la composition isotopique de carbone de la plante fossile Frenelopsis (d13Cleaf) comme un nouvel proxy pour reconstituer le CO2 atmosphérique du Crétacé en termes de composition isotopique de carbone (d13CCO2) et de concentration (pCO2). La première courbe de d13CCO2 pour toute la durée du Crétacé a été construite à partir du d13C des carbonates marins. Sa comparaison avec des estimations de d13CCO2 à partir du d13Cleaf a révélé que les modèles développés jusqu'à maintenant ont une tendance à exagérer les valeurs de d13CCO2. Des estimations du fractionnement isotopique du carbone issu par des plantes (13Cleaf) obtenues à partir des nouvelles données d e d13Cleaf et d13CCO2 ont permis de reconstituer l'évolution à grande échelle de la pCO2. Ces résultats indiquent que le CO2 a probablement été une conséquence à long terme du changement climatique durant le Crétacé. Des cycles de d13CCO2 de ~1.2, ~2.1, ~5.4 et ~10.2 Ma ont été détectés, synchrones à ceux du niveau de la mer et à la cyclicité des paramètres de l'orbite terrestre décrits pour le Mésozoïque. Mes résultats fournissent une nouvelle perspective du système climatique et du cycle du carbone du Crétacé, dominés principalement par les paramètres orbitaux de la Terre et secondairement par des évènements catastrophiques de libération de CO2 d'origine volcanique dans l'atmosphère
The Cretaceous was a period characterized by strongly marked climate change and major carbon cycle instability. Atmospheric CO2 has repeatedly been pointed out as a major agent involved in these changing conditions during the period. However, long-term trends in CO2 described for the Cretaceous are not consistent with those of temperature and the large disturbance events of the carbon cycle described for the period. This raises a double question of whether descriptions of the long-term evolution of atmospheric CO2 made so far are accurate or, if so, atmospheric CO2 was actually a major driver of carbon cycle and climate dynamics as usually stated. In this thesis the close relationship between the carbon isotope composition of plants and atmospheric CO2 is used to address this question. Based on its ecological significance, distribution, morphological features and its excellent preservation, the fossil conifer genus Frenelopsis is proposed as a new plant proxy for climate reconstructions during the Cretaceous. The capacity of carbon isotope compositions of Frenelopsis leaves (d13Cleaf) to reconstruct past atmospheric CO2, with regards to both carbon isotope composition (d13CCO2) and concentration (pCO2), is tested based on materials coming from twelve Cretaceous episodes. To provide a framework to test the capacity of d13Cleaf to reconstruct d13CCO2 and allowing for climate estimates from carbon isotope discrimination by plants (?13Cleaf), a new d13CCO2 curve for the Cretaceous based on carbon isotope compositions of marine carbonates has been constructed. Comparison with d13Cleaf-based d13CCO2 estimates reveals that although d13CCO2 and d13Cleaf values follow consistent trends, models developed so far to estimate d13CCO2 from d13Cleaf tend to exaggerate d13CCO2 trends because of assuming a linear relationship between both values. However, given the hyperbolic relationship between ?13Cleaf and pCO2, by considering an independently-estimated correction factor for pCO2 for a given episode, d13Cleaf values may be a valuable proxy for d13CCO2 reconstructions. ?13Cleaf estimates obtained from d13CCO2 and d13Cleaf values were used to reconstruct the long-term evolution of pCO2. The magnitude of estimated pCO2 values is in accordance with that of the most recent and relevant model- and proxy-based pCO2 reconstructions. However, these new results evidence long-term drawdowns of pCO2 for Cretaceous time intervals in which temperature maxima have been described

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Aumont, Olivier. „Etude du cycle naturel du carbone dans un modele 3d de l'ocean mondial“. Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066396.

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Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'etude du cycle naturel du carbone dans un modele 3d de l'ocean mondial. Deux objectifs principaux etaient vises : (1) determiner la sensibilite des distributions des traceurs predites par le modele a la circulation oceanique simulee, (2) etudier le role de grands processus biogeochimiques regissant le cycle du carbone. Pour repondre au premier objectif, un modele biogeochimique existant hamocc3 (hamburg ocean carbon cycle model-version 3) a ete couple au modele de circulation generale opa developpe au lodyc, les resultats etant ensuite compares a ceux obtenus auparavant dans un modele de circulation different. Cette comparaison a montre que l'accumulation excessive des nutriments en sub-surface simulee par tous les modeles de basse resolution dans l'ocean pacifique equatorial (jusqu'a deux fois les concentrations observees) procede d'une resolution horizontale insuffisante, plutot que d'un modele biogeochimique trop simple comme auparavant suppose. Ensuite, l'oxygene apparait comme un traceur extremement sensible a l'intensite de la ventilation de l'ocean profond, en particulier dans l'ocean austral. A propos de la biogeochimie, trois grands mecanismes biogeochimiques ont ete plus particulierement etudies ici. Tout d'abord, le carbone organique dissous (doc) semi-labile joue un role determinant dans les variations saisonnieres de la pco 2 aux hautes latitudes et accroit jusqu'a 30% la production exportee dans les gyres subtropicales. Ensuite, la modelisation explicite des dynamiques du phytoplancton et du zooplancton ameliore la simulation des variations saisonnieres des traceurs aussi bien en surface qu'en sub-surface. Enfin, cette etude a montre que les apports fluviaux de carbone ont un impact sensible sur la distribution regionale des flux air-mer de co 2 et donc, sur le gradient nord-sud preindustriel de co 2 dans l'atmosphere. Sans carbone fluvial, les modeles estiment un transport interhemispherique de carbone proche de zero (de 0,04 a 0,12 gtc an 1). Avec ce carbone fluvial, tel que simule ici pour la premiere fois, ce transport atteint 0,19 a 0,38 gtc an 1 selon la nature de la matiere organique d'origine continentale. Ainsi, les rivieres expliquent en partie, mais pas en totalite, le transport preindustriel de carbone suppose dans l'atmosphere.

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Kuppel, Sylvain. „Assimilation de mesures de flux turbulents d'eau et de carbone dans un modèle de la biosphère continentale“. Versailles-St Quentin en Yvelines, 2012. http://www.theses.fr/2012VERS0041.

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L’assimilation de données relatives aux écosystèmes continentaux est une approche de plus en plus utilisée pour tenter de concilier les observations expérimentales avec les théories écophysiologiques appliquées dans les modèles mécanistes de la végétation. Dans cette thèse, on souhaite exploiter l’information contenue dans les mesures par corrélation turbulente des flux nets de dioxyde de carbone (NEE) et de chaleur latente (LE) effectuées sur les sites du réseau mondial FLUXNET, afin d’optimiser des paramètres clés du modèle ORCHIDEE et d’affiner le bilan d’incertitude. Une approche statistique bayésienne est adoptée, pour prendre en compte une connaissance a priori des incertitudes relatives aux paramètres, aux équations du modèle et aux mesures. L’axe majeur de travail est le développement d’une méthode d’assimilation simultanée des données de plusieurs sites de mesure de flux, permettant d’optimiser un unique jeu de paramètres se voulant générique pour chaque grand type d’écosystème considéré. Il ressort que cette approche multi-site permet de réduire significativement l’écart entre le modèle et données de flux aux échelles saisonnière et annuelle, avec des performances proches d’optimisations uni-site effectuées indépendamment à l’échelle d’un site de mesure. On discute par ailleurs le fait que les valeurs des paramètres multi-site ne constituent pas toujours une simple moyenne de leurs composantes uni-site. L’utilisation de données complémentaires a par ailleurs permit d’évaluer la capacité de l’optimisation à améliorer la simulation des flux bruts de carbone (photosynthèse et respiration) à l’échelle des sites, ainsi que de la phénologie du couvert végétal et du cycle saisonnier du CO2 atmosphérique à l’échelle du globe. Un aspect de nos développements méthodologiques propose par ailleurs d’estimer la structure statistique de l’erreur dérivant des processus mal représentés et/ou manquant dans les équations d’un modèle de la biosphère continentale tel qu’ORCHIDEE. En appliquant cette technique aux flux nets de carbone, les résultats suggèrent que cette erreur modèle mérite d’être explicitement considérée dans le bilan d’incertitude attaché à la modélisation du cycle du carbone
Assimilating terrestrial ecosystem data is an approach increasingly used to fill the gap between experimental observations and the ecophysiological theory as embodied in process-based land surface models. In this thesis, we have sought to use the information content of eddy covariance measurements of net carbon dioxide (NEE) and latent heat (LE) fluxes made at the sites of the FLUXNET global network, aiming at optimizing key parameters of the ORCHIDEE vegetation model and at refining the uncertainty budget. A Bayesian statistical approach has been chosen, so as to account for prior knowledge of the uncertainties related to the model parameters, the model equations, and the measurements. The major line of work has been to develop a data assimilation method where observations from several flux sites are simultaneously used as a constraint, in order to optimize a unique set of parameters considered as generic within a given class of ecosystem. We found that this multi-site approach significantly improves the model-data agreement at seasonal and annual time scales, with performances fairly similar to those brought by site-scaled, independently optimized parameters (single-site approach). We notably discuss the fact that the multi-site parameters’ values are not always a mere average of their single-site counterparts. Making use complementary data, we also evaluated the ability of the multi-site optimizations to improve the simulation of the gross carbon fluxes (photosynthesis and respiration) at the site scale, while at the global scale we considered the modeled phenology of the leaf cover and the seasonal cycle of the atmospheric CO2 concentration. Within our methodological developments, we have also proposed a technique to infer the statistical structure of the error stemming from inadequate and/or missing process representations in a global vegetation model such as ORCHIDEE. Focusing on net carbon fluxes, our results suggest that this « model error » deserves an explicit representation in the uncertainty budget inherent to carbon cycle modeling

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Ståhl, Henrik. „Carbon-cycling in deep-sea and contrasting continental margin sediments /“. Göteborg : Göteborg university, 2001. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb401108738.

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Para, Julien. „Etude de la Matière Organique Dissoute Chromophorique et du rayonnement solaire (UV-visible) dans les eaux de surfaces côtières méditerranéennes et articques“. Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX22041/document.

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Afin de comprendre, caractériser et prédire l’évolution des cycles biogéochimiques océaniques face au changement climatique global, il est nécessaire d’appréhender au mieux la dynamique de la matière organique (MO) au niveau des interfaces « terre/océan ». Dans ce contexte, l’objectif général de cette thèse était d’améliorer les connaissances sur la dynamique de la fraction dissoute chromophorique de la MO (CDOM) des eaux de surface côtières méditerranéennes et arctiques, et d’en déterminer l’impact sur l’atténuation du rayonnement UV (UVR) et visible (PAR) sous-marin. Pour cela, l’étude des propriétés optiques d’absorbance et de fluorescence de la CDOM, couplée à des mesures radiométriques atmosphériques et sous-marines, ont été réalisées lors d’un cycle saisonnier en Baie de Marseille (station SOFCOM), et lors d’une mission océanographique en Mer de Beaufort durant l’été 2009. La Baie de Marseille est caractérisée par des quantités de CDOM faibles (aCDOM(350) = 0,10 ± 0,02 m-1), particulièrement à la fin de la période estivale de stratification, à cause de l’intensité de l’éclairement solaire, enrichi en UVR-B, qui dégrade et blanchie cette CDOM (SCDOM = 0,023 ± 0,003 nm-1). Dans cette zone côtière fortement urbanisée, la dynamique de la CDOM est pilotée par des processus biotiques (production biologique in situ et induite par les intrusions épisodiques du panache du Rhône) et abiotiques (photo-blanchiment et brassage). La CDOM est essentiellement d’origine autochtone, même lors d’événements d’intrusion du panache du Rhône (photo-dégradation de la CDOM terrestre durant son transit). Lors des périodes d’efflorescences algales, la CDOM se compose principalement de matériel récent, de type protéique (pic T), qui absorbe préférentiellement les courts UVR. Ces pulses de CDOM récente se superposent à un persistent signal de fond de CDOM composé majoritairement de matériel âgé, de type humique (pics M et C), qui absorbe les UVR et également le PAR. Au niveau du plateau Canadien de la Mer de Beaufort, la CDOM est très abondante (aCDOMmax(350) = 6,36 m-1), fortement influencée par les apports allochtones du Mackenzie (pics A-C et M) et décroit de manière conservatrice avec la salinité. Dans les eaux marines (salinité >25), la CDOM, qui présente de plus faibles concentrations (aCDOM(350) = 0,21 ± 0,13 m-1), provient d’une production biologique in situ récente favorisée par des upwellings ainsi que d’injections de CDOM (pics B-T et M) lors de la formation/fonte de la glace de mer. Etonnamment, la source principale du composé « humique marin » (pic M) n’est pas autochtone. Elle est issue d’apports allochtones provenant du Mackenzie. Celui-ci draine en effet de nombreux lacs qui sont le siège d’une intense activité biologique, et il est proposé dans cette thèse que les macrophytes qui s’y développent seraient à l’origine du pic M. Cette source de CDOM biologique allochtone, couplée aux processus de photo-blanchiment et d’absorption sur les particules de la CDOM terrestre, pourraient expliquer les valeurs élevées de SCDOM (≈ 0,020 nm-1) du Mackenzie en été
To understand, characterize, and predict the evolution of oceanic biogeochemical cycles in relation to the global climate change, it is necessary to better understand the dynamics of organic matter (OM). In this context, the overall objective of this thesis was to get more insights chromophoric dissolved fraction of OM (CDOM) dynamics in surface Mediterranean and Arctic coastal waters and to determine the impact on attenuation of ultraviolet (UVR) and visible (PAR) underwater radiation. For this, the study of optical properties of absorbance and fluorescence of CDOM, coupled with atmospheric and underwater radiometric measurements, were made during a seasonal cycle in the Bay of Marseille (SOFCOM station), and in the Beaufort Sea during summer 2009. The Bay of Marseilles is characterized by low amounts of CDOM (aCDOM(350) = 0.10 ± 0.02 m-1), particularly in end summer stratification period due to the intensity of the solar irradiance, enriched in UVR-B, which degrades and bleaches CDOM (SCDOM = 0.023 ± 0.003 nm-1). In this highly urbanized coastal area, the dynamics of CDOM are driven by biotic processes (in situ biological production and within the Rhône River plume) and abiotic (photo-bleaching and mixing). Our results showed that CDOM is mostly of autochthonous origin, even during Rhône plume intrusion events (photo-degradation of terrestrial CDOM during the transit). During bloom periods, the CDOM consists mainly of a recent type protein (peak T), which preferentially absorbs in the short UVR. These pulses of recent CDOM are superimposed on a persistent background of CDOM mainly composed of aged material, humic-type (peaks M and C), which absorbs UVR and PAR. Over the Canadian shelf of the Beaufort Sea, CDOM is highly abundant (aCDOMmax (350) = 6.36 m-1) and strongly influenced by allochthonous inputs from the Mackenzie (peaks A-C and M) decreasing conservatively with salinity. In marine waters (salinity> 25), CDOM had lower concentrations (aCDOM(350) = 0.21 ± 0.13 m-1) and originated from a recent in situ biological production favored by upwelling and brine injections (peaks B-T and M). Surprisingly, the main source of the marine humic-like component (peak M) was not autochthonous. This material originates from allochthonous inputs from the Mackenzie River, which traverses numerous lakes where intense biological activity occurs. We suggest that this activity is mainly due to the macrophytes development, which may in part explain the origin of the peak M. This source of organic allochthonous CDOM coupled to other processes such as photobleaching and absorption on the particles of terrestrial CDOM, could explain the high values of SCDOM (≈ 0.020 nm-1) recorded in the Mackenzie during summertime

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Leloup, Gaëlle. „Le climat du prochain million d'années : quels scénarios pour le futur ?“ Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASJ001.

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Tandis que de nombreuses études s'intéressent à l'impact des émissions anthropiques de gaz à effet de serre sur le climat du prochain siècle, très peu s'intéressent aux impacts à plus grande échelle de temps, de plusieurs dizaines de milliers d'années jusqu'à un million d'années. Cependant, dû au long temps de résidence du CO2 dans les enveloppes superficielles de la Terre, les émissions anthropiques actuelles vont impacter le climat bien au-delà du prochain siècle.L'objectif de cette thèse est d'élargir le cadre des études actuelles sur le climat du prochain million d'années, en revisitant certaines des hypothèses classiquement faites. Les études existantes considèrent rarement une fonte partielle ou totale de la calotte Antarctique et supposent que les concentrations atmosphériques de CO2 reviennent à la valeur pré-industrielle au bout de centaines de milliers d'années, grâce à la rétroaction des silicates.Dans cette étude, nous considérons les évolutions possibles de la calotte Antarctique.Plus précisément, j'ai étudié l'équilibre de la calotte Antarctique pour différents niveaux de CO2 atmosphérique, en utilisant le modèle système terre de complexité intermédiaire iLOVECLIM, couplé au modèle de calotte Antarctique GRISLI. Pour cela, j'ai d'abord appliqué des niveaux de CO2 croissants, jusqu'à ce que la calotte Antarctique fonde entièrement, puis j'ai appliqué des niveaux de CO2 décroissants, jusqu'à ce que la calotte re-grossisse. Nos résultats montrent qu'il y a un fort effet d'hystérésis. Notre configuration permet de prendre en compte la rétroaction de l'albédo sur la fonte, et produit des transitions entre des états de l'Antarctique englacés ou désenglacés plus brutales que dans des études ne prenant pas en compte cette rétroaction. La limite en CO2 conduisant à une glaciation ou déglaciation de l'Antarctique dépend de la configuration orbitale.En parallèle, j'ai développé un modèle conceptuel pour le cycle du carbone géologique, qui comporte des équilibres multiples, ayant pour objectif de reproduire des cycles de plusieurs millions d'années dans le d13C, en cohérence avec les données. Ces éventuels équilibres multiples dans le cycle du carbone pourraient donner lieu à une évolution du CO2 atmosphérique à long terme très différente de celle modélisée dans de précédentes études.Enfin, nous discutons des implications de nos résultats sur une possible sortie du Quaternaire, avec non seulement une fin des glaciations de l'hémisphère Nord mais aussi une fonte totale de la calotte Antarctique
While many studies focus on the impacts of anthropogenic greenhouse gas on climate on the timescale of the next century, very few have investigated the impacts on a longer timescale, from tens of millennia to a million years. However, due to the long lifetime of CO2 in Earth's surface reservoirs, current anthropogenic emissions are expected to impact the climate on a much longer timescale than the coming century.The objective of this thesis is to broaden the scope of existing studies on the climate of the next million years, by revisiting some of their classical hypotheses. Existing studies rarely consider a partial or total melt of the Antarctic ice sheet, and assume that atmospheric CO2 concentrations come back to pre-industrial levels after hundreds of thousands years, due to silicate weathering.In this study, we explore potential evolutions of the Antarctic ice sheet.More precisely, I have investigated the long term equilibrium of the Antarctic ice sheet under different CO2 levels, using the Earth System model of intermediate complexity iLOVECLIM, coupled to the GRISLI Antarctic ice sheet model, by first applying increasing CO2 levels until the Antarctic ice sheet retreats entirely, and then applying decreasing CO2 levels until the ice sheet regrows. Our results show that the ice sheet exhibits a strong hysteresis behavior. Due to the inclusion of the albedo-melt feedback in our setup, the transition between a glaciated Antarctic ice sheet and an ice-free Antarctic and conversely is more brutal than in previous studies not including this feedback. The CO2 threshold for both Antarctic glaciation and deglaciation varies with the orbital configuration.Additionally, I have developed a conceptual model for the geological carbon cycle that includes multiple equilibria in order to reproduce multi million year cycles in the d13C that are coherent with the data. These potential multiple equilibria in the carbon cycle could lead to a widely different atmospheric CO2 concentration evolution on long timescales, compared to existing studies.Finally, we discuss the implications of our results on a potential end of the Quaternary in the future, with a disappearance of Northern Hemisphere glaciations, but also a disappearance of the Antarctic ice sheet

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Chamorro, Perez Eva Maria. „Les volatils dans le manteau terrestre : étude expérimentale à haute pression et haute température ; l'exemple de l'argon et du carbone“. Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10178.

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La cellule a enclumes de diamant a chauffage laser co#2 a permis l'etude de la solubilite de l'ar dans les liquides silicates sous pression (p). L'evolution de la solubilite d'ar avec p dans sio#2 et mg#2sio#4 fondues presente un comportement jamais observe auparavant : une augmentation a peu pres lineaire a basse p, mais au dela de 5 gpa, elle chute soudainement d'un ordre de grandeur. Celle-ci est interpretee comme le resultat d'une competition entre deux phenomenes ayant lieu simultanement avec l'augmentation de p : l'elevation de la fugacite d'ar qui provoque une augmentation de la solubilite (loi de henry) et la densification du liquide qui entraine une diminution de la place disponible pour les atomes d'ar. L'adaptation du modele de la porosite ionique et de la distribution log-lineaire nous a permis de prevoir la chute de la solubilite pour le xe vers 2 gpa et pour l'he vers 8-10 gpa. Ce resultat implique une evolution de l'incompatible des gaz rares avec la profondeur. La presse multienclumes a permis l'etude du systeme silicate (et oxyde)- carbonate dans des conditions mantelliques. Le carbonate stable sous pression est la magnesite. Le carbone reste un element tres incompatible : les liquides formes lors des fusions partielles ont une composition 60% en moles de carbonate. Ces experiences ont mis en evidence l'existence d'une solution solide partielle enstatite-magnesite, dont le minimum de magnesite dissoute est de 0. 6% en poids. L'olivine, la wadsleyite et (fe,mg)o, semblent egalement presenter une solution solide avec la magnesite tout aussi importante, meme lors des fusions partielles. Cette faible solution des carbonates dans les silicates et oxydes porte des consequences importantes dans le cycle interne du carbone, car la totalite du carbone estime etre contenu dans le manteau peut se trouver sous la forme de solution solide. La magnesite ne se trouverait sous la forme d'une phase separee que quand la concentration est superieure a 6%.

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Boulard, Eglantine. „Stabilité de phases carbonatées en conditions mantelliques : implications pour le cycle géodynamique du carbone“. Phd thesis, Institut de physique du globe de paris - IPGP, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669781.

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Le carbone est recyclé dans le manteau terrestre majoritairement sous forme de carbonates. La stabilité des carbonates lors de la subduction dans le manteau profond joue donc un rôle majeur sur le cycle géodynamique du carbone. Ce travail de thèse apporte de nouvelles contraintes expérimentales sur la stabilité des carbonates pour des conditions de pression et température pertinentes pour le manteau inférieur terrestre. Pour ce faire, les échantillons ont été synthétisés à haute-pression et hautetempérature en cellule à enclumes en diamants et analysés de manière in situ par diffraction de rayons X. Une fois ramenés à pression et température ambiante, les échantillons ont été préparés par faisceau d'ions focalisés (focused ion beam-FIB) afin d'être analysés ex situ par microscopie électronique à transmission et microscopie de rayons X en transmission. Cette étude a permis de montrer la grande stabilité des phases carbonatées par rapport à la décarbonatation et de mettre en évidence deux nouvelles phases de haute-pression des carbonates : (1) une phase obtenue dans le cas d'une composition de départ FeCO3 dès 40 GPa-1500 K (équivalent à ~1000 km de profondeur). (2) une deuxième phase décrite dans une solution solide (Fe,Mg)CO3 pour des conditions supérieures à 80 GPa-2000 K en accord avec certaines prédictions théoriques. Dans ces deux nouvelles phases de haute-pression, les études ex situ montrent la présence de carbone sous la forme de groupements tétraédriques CO4 et le fer sous la forme oxydée Fe(III). La présence de fer dans la composition des carbonates induit, en effet, des réactions d'oxydoréduction dans lesquelles le fer est oxydé et le carbone partiellement réduit. Il en résulte alors un assemblage à haute-pression de magnétite, diamant et de carbonate ou leurs polymorphes de haute-pression. Nos résultats montrent donc la possibilité pour le carbone d'être recyclé jusqu'à la base du manteau et prouvent que la coexistence de carbone oxydé et carbone réduit dans les conditions du manteau inférieur est possible. Ce résultat est essentiel pour de futures modélisations de l'état d'oxydoréduction et de la fusion du manteau profond.

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Loukos, Harilaos. „Simulation du cycle oceanique du carbone dans l'atlantique equatorial. Validation de l'annee 1983 (focal)“. Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066148.

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Les oceans equatoriaux jouent un role important dans le cycle du carbone car ils constituent une zone source de co2 pour l'atmosphere. L'atlantique equatorial a ete favorise pour cette etude grace a la bonne couverture des donnees geochimiques des campagnes focal et la possibilite d'utiliser un modele de circulation oceanique generale valide avec les donnees hydrologiques des campagnes focal-sequal. Un modele geochimique offline a ete developpe afin de simuler les champs de nitrates et de carbone inorganique, ainsi que l'export de carbone de la surface vers l'ocean profond, et les flux de co2 a l'interface air-mer. L'analyse des flux explique la distribution spatio-temporelle de ces deux traceurs et donne des informations nouvelles sur l'origine des nutritifs presents en surface pendant l'upwelling d'ete (importance du transport zonal). Nous discutons ensuite l'impact de ces differents flux sur le contenu en carbone inorganique de la couche de surface, puis nous analysons l'importance des signaux dynamique thermodynamique et biologiques sur la pco2 de surface et donc sur les flux de co2 a l'interface ocean-atmosphere, lesquels sont en bon accord avec les donnees

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Bergeot, Vincent. „Polymérisation par ouverture de cycle de l'ε-caprolactone dans le dioxyde de carbone supercritique“. Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12584.

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Cette étude décrit la mise au point de la synthèse de poly(ε-caprolactone) dans le dioxyde de carbone supercritique (scCO2). Utilisant des isopropanolates d'aluminium, d'yttrium et de lanthane comme amorceurs, la poly(ε-caprolactone) a été synthétisée dans le scCO2. Les rendements obtenus varient énormément, selon les amorceurs et les conditions de polymérisation. Afin de mieux comprendre le mécanisme mis en jeu, une étude plus complète portant sur l'état thermodynamique du système et les interactions microscopiques a été initiée. Des mesures de point trouble pour des mélanges (monomère / CO2, polymère / CO2, monomère / polymère / CO2) ont été effectuées à l'aide d'une cellule PVT équipée de deux fenêtres en saphirs, conduisant à l'établissement des diagrammes de phase pour ces systèmes. De plus, les mélanges amorceurs / CO2 ont été étudiés par spectroscopie infra-rouge dans le scCO2 et différents types d'interactions entre l'alcoolate de métal et le CO2 ont été mis en évidence.

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Pfeffer, Julia. „Étude du cycle de l'eau en Afrique sahélienne : Approche multidisciplinaire et apport de la gravimétrie terrestre et spatiale“. Phd thesis, Université de Strasbourg, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00665117.

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Au regard de la variabilité climatique et des activités humaines, un intérêt croissant a été porté au cours des dernières décennies à l'observation des ressources en eau, leur évolution et leur quantification. Les méthodes géodésiques examinent la forme de la Terre et son champ de gravité. Elles sont sensibles à la redistribution des masses d'eau à la surface terrestre, à des échelles spatiales variant de la parcelle au continent et s'avèrent de ce fait être des outils de choix pour suivre la variabilité des ressources en eau. Dans le cadre des projets AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) et GHYRAF (Gravité et Hydrologie en Afrique), une série d'actions en gravimétrie, géodésie, géophysique, et hydrologie a été orchestrée sur un site pilote situé au sud-ouest du Niger, à 70 km de sa capitale Niamey. L'influence de la mousson ouest africaine sur le champ de pesanteur est étudiée à l'échelle locale par des mesures in - situ et, à l'échelle continentale, par des mesures satellitaires. Le signal gravimétrique observé est interprété en terme de variabilité hydrologique, afin d'accéder aux paramètres hydrogéologiques locaux comme la porosité de drainage de l'aquifère. Les incertitudes liées à la présence d'eau dans les premiers mètres de sol sont évaluées à l'aide de mesures d'humidité in-situ. Les valeurs de porosité estimées par gravimétrie sont comparées aux valeurs estimées par résonance magnétique protonique, illustrant la cohérence de ces deux méthodes géophysiques de sensibilités différentes (résolution spatiale et temporelle, objet imagé). L'hétérogénéité spatiale des stocks d'eau est appréhendée, à l'échelle du bassin versant (~2.5 km2), par une saison de mesures intensives de microgravimétrie. Des variations dynamiques de la gravité de faible à moyenne amplitude (≤ 220 nm s-2) sont détectées et analysées avec minutie afin de mieux évaluer la variabilité intrasaisonnière des différents réservoirs hydriques en présence. L'hétérogénéité de stockage dans la zone vadose apparaît comme la source principale de variabilité spatiale du signal gravimétrique à l'échelle locale (< 1 km).

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Lambert, Thibault. „Sources, production et transfert du carbone organique dissous dans les bassins versants élémentaires sur socle : apports des isotopes stables du carbone“. Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00857422.

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En dépit de son importance pour les écosystèmes aquatiques, l'origine et les mécanismes de production du carbone organique dissous (COD) sont toujours sujets à discussion. Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle joué par l'hydrologie tant sur les mécanismes de production et la location des sources du COD que sur les flux et les processus de transfert du sol vers les cours d'eau. Un suivi haute fréquence des eaux du sol et de rivière a été réalisé sur la totalité d'un cycle hydrologique dans le bassin versant expérimental de Kervidy-Naizin (Morbihan, Observatoire de Recherche en Environnement (ORE) AgrHys). Le COD contenu dans ces eaux a été caractérisé par sa composition isotopique en carbone (δ13C), et ce suivi a été complété par l'analyse de la dynamique de la nappe. L'analyse des variations saisonnières de concentration et de composition du COD révèle l'existence d'un relais dans les sources et les mécanismes de production du COD dans les sols des zones de fond de vallée en phase avec les changements de régime hydrologique du bassin. Ainsi, lors de la période automnale de remontée de la nappe, le compartiment COD présente un caractère faiblement aromatique et une composition isotopique particulière, suggérant une origine microbienne. Ce réservoir de très faible taille (5% du flux annuel de COD exporté par le cours d'eau) est entièrement épuisé par les premières crues d'automne. La mise en charge de la nappe en versant conduit à la mobilisation d'un second réservoir de COD caractérisé par une aromaticité élevée et une signature isotopique proche de celle de la matière organique des sols. Ce compartiment correspond au fond humique " ancien " des sols et présente une taille nettement plus important que le premier (90% du flux annuel). Cependant ce compartiment ne se limite pas au COD produit dans sols des zones de bas-fond mais comprend aussi des apports de matières organiques issues des sols de bas de versant. Enfin, le rabattement de la nappe au milieu du printemps marque le début de la période d'assèchement du bassin versant et le retour dans les sols de bas-fond d'un COD faiblement aromatique et isotopiquement similaire à celui observé en automne. En conséquence, la teneur et la composition du COD véhiculé par le cours d'eau varient fortement à l'échelle saisonnière (variabilité temporelle des processus de production du COD). Les horizons superficiels des sols des zones de bas-fond sont la principale source de COD, par lesquels transitent entre 60 et 80% du flux de COD exporté lors des événements de crues. Concernant le réservoir humique, un résultat important est qu'il semble limité dans les sols de bas de versant, alors qu'il semble au contraire illimité dans les sols de bas fond. Au final, les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse démontrent le contrôle majeur de la dynamique de la nappe sur les mécanismes de production de COD par le sol ainsi que sur la localisation spatiale et les flux de COD transférés de ces sols vers les cours d'eau à l'échelle de la saison. Ils valident également l'hypothèse émise selon laquelle l'exportation du COD par les cours d'eau ne résulterait pas d'un simple " flushing " du COD produit dans les sols de bas-fond mais mobiliserait plutôt un ensemble de sources localisées le long du continuum rivière-zone de bas-fond-zone de versant, et dont le caractère plus moins limité du réservoir expliquerait les dynamiques des concentrations en COD annuelles observées à l'exutoire de ces bassins. Un autre résultat majeur de cette thèse est la qualification des isotopes comme outil de traçage des sources et de la dynamique du COD dans les bassins versants. Un point clé de ce travail est la différenciation isotopiques des réservoirs COD des sols de bas-fond et des sols de bas de versant, qui a permis pour la première fois de révéler la participation de l'un et de l'autre au flux exporté à l'exutoire et d'estimer quantitativement leur contribution respective à ce même flux.

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Dissertationen zum Thema „Cycle du carbone terrestre“

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