Dissertationen zum Thema „Traceurs climatiques“

Les eaux souterraines représentent environ 98% des eaux douces potentiellement disponibles pour l'homme sur notre planète, en faisant donc une ressource fondamentale de nos sociétés. Du fait du changement climatique et du fort lien existant entre le climat et le cycle de l'eau, une préoccupation légitime est née concernant l'impact potentiel de ce changement climatique sur les ressources en eau. À ce jour, des évidences de plus en plus nombreuses appuient le fait que les modifications des conditions climatiques se répercutent sur le cycle hydrologique. L'identification de la sensibilité des eaux souterraines aux variations climatiques est donc devenue indispensable. Or, le climat est un système hautement complexe dont les variations, contrôlées par de nombreux facteurs à la fois naturels et anthropiques s'effectuent sur toutes les échelles de temps. Les modifications climatiques ne sont donc pas un phénomène nouveau, les eaux souterraines ont par conséquent subi dans le passé les effets de ces variations climatiques, elles en subissent actuellement les changements et subiront celles à venir. Les travaux développés dans cette thèse ont abordé cette problématique visant à caractériser la sensibilité de la ressource en souterraine face aux variations climatiques. À l'aide de l'analyse de traceurs environnementaux à l'échelle régionale, les impacts d'évènements climatiques majeurs intervenus sur les derniers millions d'années (transgression marine et période glaciaire) sont mis en évidence au sein du système hydrogéologique actuel. Puis, à l'aide de modélisation hydrogéologique, l'impact du changement climatique est étudié à travers les relations particulières existantes entre l'eau souterraine et les compartiments de surface et l'océan. Toutes ces études mettent en avant la sensibilité de la ressource en eau souterraine aux variations climatiques en termes de qualité (salinisation) et de quantité (baisse des niveaux d'eau). Les ressources hydrogéologiques sont particulièrement sensibles aux variations climatiques et hydrologiques (modifications de recharge, intrusions eau de mer…) ainsi qu'aux facteurs non climatiques (activités humaines). La gestion de cette ressource nécessite donc de considérer à la fois les risques climatiques et non climatiques ainsi que de prendre en compte l'adaptation à long terme de ces systèmes
Groundwater resources represent approximately 98% of global freshwater resources available for humans on our planet; therefore groundwater is fundamental resource of our societies. Due to climate change and strong link between climate and the cycle of water, an understandable concern is appeared about the potential impacts of climate change on water resources. Nowadays, growing body of evidence supports the fact that changes in climatic conditions (temperature, precipitation, evaporation…) impact the hydrologic cycle and consequently groundwater resources. The identification of groundwater sensibility to climate variations has become essential. The climate is a highly complex system where its variations drive by many factors both natural and human occurs on all time scales. Climatic changes are not a new phenomenon, groundwater resources have already been impacted by effects of climatic variations, are impacting presently and will be in the future. The work carried out under this thesis covered this problematic to characterize the groundwater resources sensibility to climate variations. With the help of environmental tracers analyzed at the regional scale, impacts of major climate events occurred since the last millions years (marine transgression and glacial period) have been identified in the current hydrogeologic system. Then, support by hydrogeological modeling the impact of climate change has been studied through the specific relationships between groundwater and surface water bodies and ocean. All these studies highlight the important sensibility of groundwater resources to climate variations in terms of quality (salinization) and quantity (lower water levels). Hydrogeological resources are particularly sensitive to climate and hydrological variations (recharge changes, seawater intrusion…), as well as to non-climatic factors (human activities). Thus groundwater resources management needs to consider both climatic and non-climatic risks and the long-term adaptation of these systems

Face à l’augmentation actuelle des pressions anthropiques sur les réserves d’eaux douces, leur préservation, et notamment celle des eaux souterraines, est primordiale. Les interactions entre les lacs et les eaux souterraines sont étudiées ici afin d’identifier si certains lacs peuvent être utilisés comme indicateurs de changements qualitatifs et quantitatifs des eaux souterraines, spécialement au Québec où plus de 10% du territoire est recouvert d’eaux douces avec un million de lacs recensés. Une vingtaine de petits lacs de Kettle, situés dans des dépôts fluvioglaciaires, ont été spécifiquement choisis pour leur très probable interconnexion avec les aquifères libres peu profonds. Les flux d'eaux souterraines ont été quantifiés via les bilans hydrologiques des lacs couplés aux deux traceurs naturels des eaux souterraines que sont les isotopes stables de la molécule d’eau et le radon 222.A l’échelle régionale, ces lacs présentent un apport annuel et un temps de renouvellement relativement rapide par les eaux souterraines. A l’échelle locale, la modélisation journalière multicouches d’un lac témoin (le lac Lacasse) montre l’importance de la mesure des traceurs, et leur complémentarité, sur la colonne d’eau en fonction des saisons. Différents scénarii d’évolution climatique et environnementale ont ensuite été testés sur les bilans hydrologiques à long terme. Les résultats montrent que la sensibilité de la composition isotopique des lacs à l’horizon 2050 face à l’évolution de la recharge est principalement contrôlée par le pourcentage que représente l’apport des eaux souterraines dans le total de leurs apports en eau, avec une sensibilité optimale pour une fraction de 50 à 80% des apports totaux. Par l’amélioration des connaissances sur les interactions entre lacs et eaux souterraines et sur les outils qui les mettent en évidence, ce travail de recherche a montré que la signature géochimique des lacs peut être utilisée comme indicateur du devenir des ressources en eaux souterraines face aux changements climatiques et environnementaux, pour une meilleure gestion durable de ces hydro systèmes
In the face of modern anthropogenic pressures, the preservation of freshwater resources, particularly groundwater, is paramount. This study investigates interactions between small lakes and groundwater in Quebec, where more than 10% of the territory is covered by freshwater including one million inventoried lakes, to determine whether these lakes may be used as indicators of groundwater change. Twenty-one kettle lakes, set in fluvioglacial deposits, have been specifically targeted for this study due to the high likelihood of connection to shallow unconfined aquifers. Groundwater flows were quantified via lake water balances coupled with two natural tracers of groundwater: stable isotopes of water and Radon-222. On a regional scale the majority of these lakes are characterized by an important annual groundwater inflow and a short-to-medium groundwater flushing time. Daily multi-layer modeling of one of the study lakes, Lake Lacasse, highlights the importance of conducting measurements of these complementary tracers on the water column at the local scale. Different climate and environmental change scenarios were tested to determine the long-term evolution of lake geochemistry. The results indicate that the sensitivity of the isotopic composition of lake water to changes in recharge by year 2050 is mainly controlled by the amount of the total lake balance contributed by groundwater, with an optimum sensitivity for 50-80% of the total inflows contributed by groundwater. This research demonstrates that the geochemical signatures of lakes can be used to indicate future groundwater change in response to climate and environmental evolution, which may assist in improvements to the sustainable management of freshwater resources

L'étude des paléoclimats tropicaux est importante pour cerner les variabilités climatiques liées au changement global et, à terme, l'augmentation de la capacité de prédiction climatique. A ce titre, les coraux massifs apparaissent comme d'excellents enregistreurs des climats marins tropicaux. Ainsi les variations du contenu géochimique des squelettes des coraux massifs varient corollairement à l'évolution des paramètres environnementaux. Ce travail met en évidence l'intérêt d'analyses couplées (isotopes stables δ18O et δ13C et éléments trace, Sr/Ca, U/Ca, Ba/Ca, Mg/Ca et Ba/Ca) pour comprendre entre autre la variabilité des températures et des salinités de surface de l'océan. Les méthodes existantes ainsi que celles développées dans le cadre de cette étude lors de la phase de calibration sont appliquées à deux sites d'étude situés dans le pacifique tropical Sud Ouest. Ainsi, plus de 500 ans d'enregistrement des températures et des salinités sont reconstruites en continu, montrant des variations de type interdécennales marquées, qui s'expliquent essentiellement par la courantologie des masses d'eaux au Sud de l'île de la Nouvelle Calédonie. De forts événements ENSO (El Niño Southern Oscillation) ont également été mis en évidence aux alentours de 1600. L'autre site d'étude, Wallis, d'interprétation plus complexe, semble présenter des variations liées aux modulations basse fréquence de la SPCZ (South Pacific Convergence Zone). Finalement, ces résultats sont remis en perspective dans un cadre plus général et une synthèse des différents outils offerts aux paléoclimatologues est produite, incorporant les résultats issus des présents travaux.

Les propriétés magnétiques de sédiments carottés le long de la marge du Portugal ont été analysées, et comparées à d'autres indicateurs paléoenvironnementaux, afin de reconstituer les variations du climat et des régimes océaniques en Atlantique Nord depuis 340 000 ans. Trois mécanismes de transport des minéraux ont été mis en évidence : 1) la dérive des icebergs, responsable du dépôt des IRD (Ice rafted détritus), 2) le vent, responsable du transport de poussières et 3) les courants de fond, responsables du transport des minéraux de petite taille. Les IRD contiennent une fraction magnétique (Ti-Magnétite) associée au quartz, et silicates. Leur rythme, déterminé par celui des débâcles des calottes de glace septentrionales, varie entre 5 000 et 11 000 ans. Les IRD identifiés par des pics SI à S4, précisément datés sont contemporains des événements de Heinrich H1 à H4. Des IRD sont aussi signalés lors des stades 5, 6 et 7, indiquant l'occurrence d'événements de type Heinrich. Les concentrations en magnétite fine et en hématite ont été respectivement utilisées comme traceurs du régime de courants de fond (NADW) et du régime éolien. Leurs rythmes sont associés aux alternances glaciaires/ interglaciaires - les périodicités dominantes sont liées à l'excentricité, à l'obliquité et à la précession. Cependant, des cycles courts (1500 à 3000 ans), de type Dansgaard- Oeschger, sont très bien caractérisés
Magnetic properties of sediments cored along the Portugal Margin have been analyzed and compared to other paleoenviromental indicators in order to reconstruct the climatic variations and oceanic regimes in the North Atlantic during the past 340 000 years. Three mechanisms of mineral transport have been identified : 1) iceberg rafting responsible for IRD (Ice Rafted Detritus) deposition , 2) eolian transport of dust and 3) deep water currents responsible for the transport of fine-grained magnetic minerals. The IRD contain a magnetic fraction (Ti-magnetite) associated with quartz and silicate grains. Their rhythmicity determined by the collapse of Northern ice caps, varies between 5 000 and 11 000 years. The precisely dated IRD layers identified by peaks Sl to S4 are contemporaneous with the Heinrich events HI to H4. IRD layers have also been identified during stages 5, 6 and 7, showing the existence of Heinrich-like events

Les données paléoclimatiques fournissent des estimations empiriques des changements climatiques pré-anthropiques à des échelles de temps variées. Elles ont documenté des réchauffements globaux de la Terre (+5 à 10°C) se déroulant sur des milliers d'années tous les ~100 000 ans au cours du dernier million d'années, les déglaciations. Ces transitions sont particulièrement intéressantes pour les projections climatiques, car elles permettent d'estimer le taux de fonte des calottes glaciaires. Les données paléoclimatiques témoignent aussi d'événements plus rapides (quelques décennies), les "points de bascule", qui indiquent que le système climatique peut être déstabilisé significativement.Les forages polaires sont uniques car ils fournissent une mesure directe de la composition atmosphérique passée et permettent la reconstruction du climat local. Mon doctorat s'est concentré sur le forage EPICA Dome C (EDC) en Antarctique de l'Est, qui fournit le plus long enregistrement continu à ce jour. Il documente les changements climatiques qui se sont produits à l'échelle de quelques décennies à plusieurs milliers d'années au cours des derniers 800 000 ans. Alors que les isotopes de l'eau mesurés dans les archives glaciaires sont classiquement utilisés pour déduire les variations passées de la température et de précipitation locales, nous montrons que le δ¹⁵N de N2 mesuré dans les bulles d'air piégées dans la glace peut être utilisé de façon complémentaire. En effet, le δ¹⁵N de N2 reflète la profondeur de piégeage des bulles dans la glace, elle-même déterminée par la température et le taux d'accumulation de neige à la surface. Un nouvel enregistrement de δ¹⁵N de N2 est présenté. Il permet d'identifier précisément le phasage entre le CO₂ atmosphérique et le climat de l'Antarctique au cours des huit dernières déglaciations. Deuxièmement, j'ai développé une chronologie cohérente pour quatre forages situés en Antarctique et un forage au Groënland, couvrant les 800 000 dernières années. Cette chronologie a été construite à l'aide du modèle probabiliste Paleochrono-1.1 et est contrainte par de nouvelles mesures faites sur le forage EDC et par des données issues de modélisation glaciologique. L'incertitude de l'échelle d'âge d'EDC est réduite de 1700 à 900 ans en moyenne. La chronologie révisée est en meilleur accord avec des chronologies absolues obtenues de manière indépendante pour d'autres paléo-archives.Enfin, une méthodologie est proposée pour construire des chronologies cohérentes, relatives et absolues pour les archives marines et glaciaires au cours des sept dernières déglaciations. Elle permet d'identifier de manière plus précise l'ordre dans lequel se produisent les changements relatifs de l'insolation, de concentration atmosphérique en gaz à effet de serre, du niveau de la mer et des températures régionales lors des déglaciations. Dans une étude préliminaire, nous avons identifié une avance de quelques milliers d'années du CO2 sur le niveau marin lors des déglaciations. Des perspectives de recherche sont proposées pour atteindre une meilleure compréhension des relations de cause à effet entre le forçage externe et la réponse interne du climat.Mon travail de thèse a combiné la modélisation glaciologique et statistique, l'analyse expérimentale de l'air piégé dans la carotte de glace EDC ainsi que l'analyse de données paléoclimatiques issues d'archives polaires, de carottes sédimentaires marines et de spéléothèmes. Mes recherches contribuent à l'amélioration (i) des reconstructions climatiques à partir des forages polaires et (ii) des chronologies des forages polaires et marins. Ces avancées sont essentielles pour mieux comprendre la réponse du climat à un forçage externe lors des changements climatiques de grande amplitude, ce qui est essentiel pour prévoir les changements climatiques à venir
It is possible to gain insights from past climate natural variability in order to constrain the response of the climate system to change in the external forcing and future projections. Paleoclimate data provide empirical estimates of pre-anthropic large-scale climate change across a range of timescales, including the long timescales (several thousand years) associated with the glacial-interglacial transitions of great amplitude that affected Earth's climate every ~100 thousand years over the past million years. This is of particular interest for climatic projections, as it may allow for the estimation of the rate of ice cap melting. Furthermore, paleoclimate data can be employed to investigate "tipping point" events, which show the potential for rapid (over a few decades) and significant instabilities in the climate system. Among the paleo archives, deep polar ice cores are distinctive in that they offer direct records of ancient global atmospheric composition in greenhouse gases and documented past local changes in snowfall and temperature. My PhD focused on the EPICA Dome C (EDC) drilling site in East Antarctica which provides the oldest continuous ice core record so far. It documents climate change that occurred over a wide range of timescales (from a few decades to several thousands of years) over the past 800,000 years. While water isotopes are classically used to infer past temperature and accumulation rate when measured in ice cores, we show that δ¹⁵N of N2 measured in air bubbles trapped in ice core can be a complementary tool. δ¹⁵N of N2 indeed reflects the depth of bubble enclosure in the ice sheet, itself driven by surface temperature and snow accumulation rate at surface. A new record of δ¹⁵N of N2 over the last 800 kyr is presented and provides an accurate identification of the lead-lag relationship between atmospheric CO₂ and Antarctic climate over deglaciations. Secondly, I developed a precise, coherent timescale for five deep polar ice cores, spanning the past 800,000 years, known as the Antarctic Ice Core Chronology (AICC) 2023. This timescale is built using the probabilistic dating model Paleochrono-1.1 and constrained by new EDC measurements and glaciological modeling outputs. This permitted to reduce the average uncertainty of the EDC age scale from 1,700 to 900 years. The revised chronology aligns better with independent and absolute chronologies of other paleo archives.Furthermore, we proposed a methodology for constructing coherent, relative, and absolute chronologies for marine and glacial archives over past glacial-interglacial cycles. Evaluating the sensitivity of the coherent chronology to dating methodologies produced robust error bars, aiding in the precise identification of climatic event sequences (e.g. relative timing of changes in insolation, atmospheric greenhouse gases, global sea level, and regional temperatures) during glacial-interglacial transitions. In a preliminary study, we identify a few-year lead of atmospheric CO2 with respect to sea level in six of the seven latest deglaciations. Further research is needed to study the implications of such chronologies to understand the causal relationships between external forcing and the climate's internal response.My approach combined glaciological and statistical modeling with an experimental analysis of air trapped in EDC ice core and a data analysis of various paleo records from polar ice cores, marine sedimentary cores and speleothems. My research contributes significantly to improving climate reconstructions from ice cores, reducing dating uncertainties, and developing coherent chronological frameworks. These advancements enhance our understanding of the climate's response to an external forcing and of the interactions between different Earth System components during glacial-interglacial transitions

Cette étude utilise une approche multidisciplinaire à dominante géochimique, avec plusieurs objectifs 1) mieux comprendre les processus géochimiques au cours du cycle de genèse des formations sédimentaires (érosion-transport-accumulation) pour des stades précoces de l’évolution d’un bassin de rift 2) reconsuuire les environnements caractérisant ces deux régions du Rift Est-africain au cours du Pléistocène et de Holocène et 3) défini des critères sédimentologiques et géochimiques permettant de discriminer l’activité tectonique et les changements climatiques au cours de l’évolution de ces deux bassins du rift. Les deux bassins considérés comme illustrant deux stades précoces successifs de l’ouverture d’un bassin de rift, sont 1) le Bassin de Makgadikgadi-Okavango-Zambeze (MOZ), situé dans la region nord-ouest du Botswana et 2) te Bassin de Mpulungu, qui constitue l’extrémité sud-est du Bassin du lac Tanganyika (Tanzmie et Zambie). L’étude géochimique des sédiments et des eaux du Bassin de l’Okavango a révélé la présence anormale d’arsenic dans les eaux souterraines du delta résultant de la dissolution sous conditions reductrices dans les sédiments. La présence de l’arsenic dans les sédiments est liée aux argiles riches en matière organique déposés dans les conditions lacustres résultant de périodes à pluviomètrie plus importante qu’aujourd’hui et du bairage des écoulements de la rivière de t’Okavango parla faille de Thamalakane. Les données géochimiques ont été utilisées comme marqueur des changements du climat dans le bassin de Mpulungu. Les sédiments révèlent une excursion remarquable qui coïncide avec le Younger Dryas. Cet événement environnemental apparait comme le plus important dans la région sud du lac Tanganyika pour la période 23 —3 ka, caracterisée par un apport de matériel altéré dans le bassin, suite à une modification importante du couvert végétal
This thesis presents the results of a multidisciplinary study of sediments, with an emphasis on geochemistry, with the following objectives: I) improve our understanding of geochemical processes occurring as a result of erosion, transport and deposition in two rift basin in their early stage of development; 2) reconstruct environments in these two regions of the rift during the Late Pleistocene and Holocene and 3) define sedimentary and geochemical criteria to allow us to discriminate tectonic setting and climate change in nascent and early stage rift basins. 11e two basins chosen to represent early stage rift development were I) the Makgadikgadi-Okavango-Zambezi basin located in NW Botswana md 2) the Mpulungu Basin, located at the south-western extremity of Lake Tanganyika. The geochemicat study of sediments and water of the Okavango Delta revealed the presence of elevated arsenic in the groundwater occurring as n result of the dissolution of oxides under reducing conditions. The presence of elevated arsenic in the sediments is linked to organic rich clays, deposited under lacustrine conditions during periods of higher rainfall et possible impoundment of the river by die Thamalakane Fault. The geochemical results were used as n proxy for climate change in the Mpulungu basin. The results indicate n remarkable excursion winch coincides with the Younder Dryas event, Tins environmental event appears to be the most important event in southem Lai Tanganyika during the period 23 —3 ka, winch is characterized by the transport of weathered material into die basin due ton change in vegetation cove in the catchment area

Les spéléothèmes (concrétions carbonatées se formant dans les zones karstiques) sont des archives paleo-climatiques reconnues, dont l'intérêt majeur est de pouvoir être datées précisément par la méthode Uranium-Thorium. En revanche, les traceurs traditionnellement utilisés pour reconstruire les climats passés à partir de ces objets géologiques ne sont pas directement quantifiables en termes de paramètres climatiques comme la température moyenne, ou la quantité de précipitation. Les variations des concentrations en éléments traces contenus dans les spéléothèmes ont pu être relié dans certains sites aux changements climatiques passés, mais des doutes existent sur la robustesse de leur signal au sein d'une même grotte et entre différents sites.Nous nous sommes appliqués à déterminer les variations au cours des 50 000 dernières années de plusieurs catégories d'éléments (alcalino-terreux, uranium, et terres rares) dans des stalagmites de deux grottes situées dans le sud de la France (les grottes de Villars en Dordogne et de Chauvet en Ardèche), par spectrométrie ICP-MS. Les spéléothèmes sélectionnés ont déjà été datés et ont enregistré les variations paleo-environnementales à travers les isotopes stables de la calcite. Trois périodes d'étude caractérisées par des changements particuliers sont étudiées: le stade isotopique 3 de la dernière période glaciaire (~50-30 ka), la dernière déglaciation (~20-10 ka) et la fin de l'Holocène (~2-0 ka).Le signal des variations des alcalino-terreux à Villars pendant le stade isotopique 3 est significatif et robuste. La variabilité du strontium notamment, qui provient de processus hydrologiques intra-karst, suit les événements climatiques rapides enregistrés dans l'hémisphère Nord. D'autre part, le comportement de nombreux éléments traces pendant la déglaciation est similaire entre les grottes de Villars et de Chauvet. Enfin, des changements du couvert végétal sont probablement à l'origine des changements synchrones enregistrés par les éléments traces et les isotopes stables de la calcite au cours des deux derniers millénaires à Villars.Par ailleurs, l'étude des coefficients de partition des alcalino-terreux, de l'uranium et des terres rares dans des conditions variées montre l'importante de la variabilité inter-site de leur partitionnement.

Les récifs coralliens se sont largement dégradés au cours de ces dernières décennies sous l’influence des activités anthropiques. Parmi ces perturbations, l’augmentation des concentrations métalliques concerne de nombreux récifs à travers le monde (e.g. grande barrière australienne, Costa Rica, Mer Rouge, Nouvelle-Calédonie). A ces stress locaux vient s’ajouter le changement climatique, et plus particulièrement l’élévation des températures et l’acidification des océans, auxquelles les coraux doivent désormais faire face. Dans ce contexte particulier, les objectifs de cette thèse ont donc été (1) de déterminer l’effet sur la physiologie corallienne, des principaux métaux présents dans les sédiments latéritiques (fer, manganèse, nickel et cobalt), à des concentrations représentatives de celles mesurées sur le littoral calédonien, et (2) de définir leurs rôles potentiels dans ce contexte de changement climatique. Les résultats obtenus ont montré que les métaux ont des effets très différents sur le métabolisme corallien. Alors qu’à température ambiante un apport en nickel ou en manganèse stimule le métabolisme de l’hôte et la photosynthèse des symbiotes, à l’inverse, un enrichissement en cobalt inhibe la calcification et devient même toxique dès 1.0 μg L-1 pour les symbiotes et l’hôte. De même, malgré son importance dans les processus photosynthétiques, un apport en fer diminue la densité en Symbiodinium des tissus et inhibe la calcification. En période de stress thermique, le manganèse augmente la tolérance des coraux à cette hausse de température, probablement en stimulant leurs défenses antioxydantes, tandis que le nickel aggrave ces effets en diminuant encore davantage leur croissance. Ces travaux constituent une étape importante vers une meilleure compréhension de la réaction des coraux aux enrichissements métalliques et permettraient d’expliquer, dans une certaine mesure, la sensibilité des espèces coralliennes aux changements climatiques
Coral reefs have largely degraded in recent decades under the influence of human activities. Among those disturbances, the increase in metal concentrations affects many reefs worldwide (e.g. Australian Great Barrier Reef, Costa Rica, Red Sea, New Caledonia). Furthermore, reefs have now to face climate change, and more particularly temperature increase and ocean acidification. In this context, the aims of my thesis were to (1) determine the effects of the main metals present in lateritic sediments (iron, manganese, nickel and cobalt) on coral physiology using concentrations representative of those measured along the New Caledonian coastline, and to (2) define their potential roles in this context of climate change. My results showed that metals affect coral metabolism in different ways. While at ambient temperature, a nickel or manganese enrichment stimulates host metabolism and symbiont photosynthesis, conversely a cobalt enrichment inhibits calcification and becomes even toxic for the host and symbionts, from 1 μg L-1. Despite its importance in photosynthetic processes, an iron enrichment induces a decrease in Symbiodinium densities and an inhibition of calcification rates. Under thermal stress, manganese enhances coral tolerance to temperature increase, likely by stimulating their antioxidant defenses, while nickel worsens its effects by decreasing even more their growth. These works represent an important step towards a better understanding of coral responses to metal enrichment and would explain, to some extent, species susceptibility to climate change

Le nord du Chili est soumis à un contexte climatique aride à semi-aride présentant une variabilité saisonnière et inter-annuelle forte. Dans cette région les zones de haute altitude soutiennent les parties plus basses des bassins versants, mais la ressource en eau reste malgré tout limitée. Afin d'améliorer les méthodes de gestion de l'eau dans ces bassins versants, il est important de préciser le rôle des zones de haute altitude dans le soutien des parties basses, mais aussi de caractériser les modalités de transfert et d'interaction entre les compartiments constitutifs de l'hydrosystème. Ce travail porte sur la caractérisation du fonctionnement hydrologique du bassin versant de l'Elqui depuis la tête de bassin, située au cœur de la cordillère des Andes, jusqu'aux vallées de la zone inférieure situées entre 500 et 2000 mètres d'altitude. En tête de bassin, les processus d'interaction entre les compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, et leurs impacts sur le transfert des masses d'eau vers l'aval de la zone d'étude sont caractérisés. Le comportement hydrologique des sous bassins versant partiellement ou non‑englacés est également étudié. Dans la zone inférieure du bassin, l'étude porte principalement sur les processus d'interactions surface-souterrain en contexte semi‑aride et sur les impacts des forçages climatiques et anthropiques sur ces derniers. Cette étude s'appuie sur plus de 40 ans de données hydro-météorologiques disponibles sur la zone inférieure du bassin, complétés par des mesures hydrologiques sur la zone supérieure (> 2000 mètres d'altitude) et des prélèvements chimiques (majeurs et traces) et isotopiques (²D, 18O) sur la totalité de la zone d'étude, réalisés entre 2011 et 2013.Ces travaux ont montré que le modèle conceptuel de fonctionnement du bassin versant de l'Elqui généralement accepté était incomplet. Dans la zone supérieure, l'étude d'un bassin versant englacé a permis de montrer que le rôle de la cryosphère dépasse la fonction de production d'eau, avec certains compartiments stockant temporairement de l'eau en période humide et la libérant en période sèche. Ce processus permet d'amortir la variabilité temporelle des précipitations et du taux de fonte en altitude. Les analyses physico-chimiques réalisées dans le bassin versant ont également permis d'identifier des compartiments aquifères ignorés jusqu'à maintenant, comme les compartiments volcanique et plutonique. En améliorant les connaissances sur les processus d'interactions entre compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, les résultats de ce travail ont apporté des précisions sur le fonctionnement hydrologique de la zone de haute altitude. Cela a permis l'estimation des impacts potentiels de la variabilité climatique sur ces processus d'interactions et leurs conséquences sur la disponibilité et la qualité de la ressource. Dans la zone inférieure, la caractérisation des interactions surface-souterrain a montré qu'il existe un fort potentiel d'interaction entre le compartiment hydrologique et le compartiment alluvial, mais également entre le compartiment alluvial et le socle plutonique. L'étude des données hydrologiques et physico-chimiques a permis de caractériser le type d'échanges se déroulant entre les compartiments. Dans certains secteurs le processus dominant est la recharge du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique, tandis que pour d'autres il existe une alternance entre période de drainage du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique et période de recharge du compartiment alluvial. La réponse de ces processus face aux impacts des forçages climatiques et anthropiques contraindra la disponibilité et la qualité de la ressource dans les années à venir. Ainsi, les résultats apportés par ce travail permettront certainement de mieux anticiper les modifications futures du fonctionnement hydrologique des bassins versant montagneux en contexte semi-arides
The north Chile is affected by an arid to semi-arid climate, associated with a strong seasonal to inter-annual variability. In this region, while mountainous areas are supporting low areas, the availability of water resources remains limited. In order to improve the water management in these basins, it is necessary to precise how the high areas support the low areas, and to characterize water transfers and interaction processes between the constitutive compartments of the hydrosystem. This work concern the characterization of the hydrodynamic behavior of the Elqui watershed from the headwaters, in the Andes, to the valleys, ranging between 500 and 2000 m.a.s.l.In the headwaters, the interactions processes between cryospheric and hydrologic compartments and their impact on water transfers to the low areas are characterized. The behavior of unglacierized or partially glacierized watershed is also studied. In the low area of the watershed, the study mainly considers groundwater-surface water interactions under semi-arid context and the impact of the climatic variability on these processes. This study is based on more than 40 years of hydro-meteorological data available in the lower zone of the basin, completed by hydrological measurements in the upper zone (> 2000 m.a.s.l.) and chemical (majors and traces elements) and isotopic samples (²D, 18O) over the whole study area realized between 2011 and 2013.This work demonstrated that the conceptual model of the Elqui basin hydrological behavior, generally accepted, was incomplete. In the high area (> 2000 m.a.s.l.), the study of a glacierized watershed show that the function of the cryosphere overpass the water production with some compartments storing water during humid periods and draining their water content during dry periods. This process buffers the temporal variability of precipitations and melting rates in the high area. Physico-chemical analysis, allows to identify some ignored aquifer compartments, as the volcanic and plutonic compartments. The results of this study improve the knowledge about interactions processes between cryospheric, hydrologic and hydrogeologic compartments, which precise the hydrological functioning of the high area. The interpretation of the hydrological behavior of the high altitude area allows to better understand the way that it support the low area, and the way that climate variability may affects it.In the low area, results show that the groundwater-surface water interaction potential is good between alluvial and hydrological compartments, but also between the plutonic and the alluvial compartments. The study of hydro-meteorological and physico-chemical data allowed to characterize the type of exchanges that take place between groundwater and surface water. In some sectors the main process is the recharge of the alluvial compartment by the hydrological compartment, while in other sectors the processes show a seasonal variability with periods of alluvial compartment recharge and periods of hydrological compartment support. The answer of these processes face to climatic and anthropic forcing will constrain the evolution of the availability and quality of the water resources in the Elqui basin. Finally, the results of this study will certainly allow to better anticipate the future modifications of the semi-arid mountainous watershed hydrological functioning

Les colonies coralliennes massives permettent d'etudier la variabilite naturelle du climat tropical et celle d'enso (el nino - oscillation australe) avant et apres que les activites humaines n'aient atteint un niveau susceptible de perturber le climat de la terre. Les premieres etudes climatiques ont porte sur des coraux preleves dans la ceinture equatoriale ou les anomalies meteorologiques associees a un enso sont de forte intensite. Actuellement, il est necessaire d'estimer et d'identifier la zone d'influence de ce phenomene. C'est dans ce but qu'en octobre 1990, le forage d'une tete massive de porites lutea a ete effectue dans le lagon de l'ile de moorea (1730 s et 14950 o). Lors d'un evenement enso, l'ile de moorea est affectee par une faible anomalie positive de temperature qui suit avec un delai d'un an une faible anomalie negative de precipitation. Puisque les moyennes annuelles de #1#8o reproduisent essentiellement les variations annuelles de la temperature des eaux de surface (sst) et que les moyennes annuelles de #1#3c refletent l'importance de la nebulosite au cours de la saison des pluies, chaque evenement enso (y) est caracterise a moorea par un fort rapport #1#3c/#1#2c en fin d'annee (y1) ou au debut de l'annee (y) suivi par un faible rapport #1#8o/#1#6o au cours de l'annee (y+1). La transformee de fourier multi-fenetre et l'analyse singuliere permettent d'extraire de l'enregistrement de #1#8o les periodes de 2,5 et 5,2 ans et de l'enregistrement de #1#3c les periodes de 2,4 et 3,2 ans. Ces periodicites sont attribuees a la variabilite enso, aussi ai-je pu reconstituer les evenements qui se sont succedes de 1853 a 1989 dans une zone ou l'intensite des evenements enso est faible. Par ailleurs, l'enregistrement de #1#8o annuel indique une nette augmentation des sst de 1,20,4c depuis 1910. Cette elevation thermique resulte surtout d'une hausse de la temperature de l'eau subtropicale sud, qui est amenee pres des cotes de moorea au cours de l'hiver austral. L'enregistrement de #1#3c annuel du squelette montre depuis 1900 une diminution qui ne suit pas l'evolution des emissions anthropogeniques.

L'augmentation des températures et des précipitations résultant du changement climatique impacte profondément le fonctionnement des écosystèmes Arctiques. En particulier, l'augmentation de la productivité primaire liée à la levée des contraintes thermiques et hydriques pour la croissance végétale, couplée aux changements de nature du couvert végétal et au dégel du pergélisol, sont susceptibles d'engendrer de profondes modifications des cycles biogéochimiques des éléments qui constituent la matière organique, et notamment le carbone (C) et l'azote (N). Un levier majeur à la limitation par l'azote de la croissance végétale pourrait résider dans l'augmentation des flux de fixation biologique de l'azote (BNF), un processus microbien qui nécessite, entre autres, du molybdène (Mo) ou du vanadium (V). L'abondance de ces deux éléments traces pourraient ainsi elle-même limiter la disponibilité de l'azote et donc la croissance végétale dans ces écosystèmes. Ces travaux de recherche visent à améliorer notre compréhension des interactions entre les cycles biogéochimiques des éléments majeurs (C, N) et traces (Mo, V) dans ces environnements au travers des processus mentionnés précédemment. Ce travail s'est principalement focalisé sur l'apport des données stœchiométriques de différents compartiments d'habitats subarctiques situés dans la région d'Abisko, au nord de la Suède, et présentant des caractéristiques végétales et pédologiques contrastées. La caractérisation des stocks élémentaires dans la biomasse aérienne et les sols de ces habitats a permis de mettre en évidence l'importance majeure des variations de composition végétale sur la répartition de ces stocks entre des compartiments de biomasse présentant des dynamiques différentes, ainsi que les liens assez faibles entre stocks élémentaires dans la biomasse aérienne et dans les sols. La contribution de plusieurs processus pouvant expliquer les enrichissements variables du Mo et du V en surface de ces habitats a été explorée et a mis en évidence une opposition majeure entre les influences lithogénique et biologique sur l'abondance de ces deux éléments traces et l'importance de la physicochimie de la solution du sol sur leur mobilité. Enfin, une approche de modélisation de ces données a mis en évidence les liens forts entre C, N, Mo et V dans la stœchiométrie des sols et suggère que les sols organiques abritent une activité de fixation de l'azote particulièrement marquée. Les résultats de cette thèse soulignent les contraintes marquées sur l'ensemble des éléments majeurs et traces induites par des variations de couvertures végétales dans les environnements Arctiques et la potentielle limitation de la BNF par la disponibilité de Mo et V. Ces résultats appellent à une caractérisation plus fine de la biodisponibilité de ces éléments traces en lien avec des mesures centrées sur le processus de fixation pour poursuivre l'exploration de ces limitations, ainsi qu'à considérer l'interaction des cycles biogéochimiques des éléments traces et majeurs pour le devenir des écosystèmes Arctiques
Climate change is deeply affecting the functioning of Arctic ecosystems through increases in temperature and precipitation in these environments. In particular, the increase in primary productivity resulting from the lifting of thermal and hydric constraints on plant growth, coupled with changes in the nature of the plant cover and the thawing of permafrost, is likely to induce significant constraints on the biogeochemical cycles of elements composing organic matter, especially carbon (C) and nitrogen (N). An important lever to reduce nitrogen limitation of plant growth could be to increase the flux of biological nitrogen fixation (BNF), a microbial process that requires, among other elements, molybdenum (Mo) or vanadium (V). The abundance of these two trace elements may thus limit the availability of nitrogen and, therefore, the plant growth in those ecosystems. The aim of this research work is to improve our understanding of the interactions between the biogeochemical cycles of major (C, N) and trace (Mo, V) elements in these environments. It explores the potential of using stoichiometric data collected in subarctic habitats with contrasting plant and soil characteristics of the Abisko region (northern Sweden). The quantification of elemental stocks in aboveground biomass and soils highlighted the importance of variations in plant community composition for the distribution of these stocks in biomass compartments with different dynamics, as well as the relatively weak links in elemental stocks between aboveground biomass and soils. Considering several processes potentially involved in soil surface enrichment of Mo and V, both elements have distinct behaviours in light of the respective contribution of lithogenic and biological influences and the role of physicochemical conditions for their mobility. A modelling approach highlighted the strong links between N, Mo and V in soil stoichiometry and suggested that organic soils have a relatively important nitrogen-fixing activity. The results of this thesis highlight the strong interaction between major and trace elements, their expected modifications as induced by changes in vegetation in the Arctic, and the potential limitation of BNF by the availability of Mo and V. These results call for a more detailed characterisation of the bioavailability of these trace elements to microbial communities combined with measurements focusing on the BNF process in order to further explore these limitations. Finally, this work points out the need to continue exploring the interaction of biogeochemical cycles of major and trace elements for the future of Arctic ecosystems

Le lagon de la Nouvelle Calédonie (Pacifique Sud-Ouest), est drainé par les entrées fluviales et océaniques sous la pression de l’érosion des sols ultramafiques (enrichies en Nickel et Cobalt). Le but de cette thèse était de mieux comprendre les sources et la variabilité spatio-temporelle de la matière organique dissoute colorée (MODC) et fluorescente (MODF) le long de continuum rivière-côte-lagon-large en zone lagonaire tropicale du Pacifique dans un contexte de changement climatique et d’anthropisation locale (activité minière). Les côtes Est et Ouest calédoniennes ont été échantillonnées pendant 1 an et demi et pendant la campagne CALIOPE 3 (côte Est) lors d’un épisode El Niño fort (2015-2016), ponctués de forts épisodes pluvieux. L’analyse parallèle factorielle (PARAFAC) des matrices d’excitation-émission de fluorescence (MEEFs) a abouti à l’indentifications de 5 fluorophores : humique-like marin, 2 tyrosine-like, et tryptophane-like d’origine autochtone issus des compartiments phytoplanctoniques et bactériens, et un fluorophore humique-like d’origine allochtone provenant des rivières drainant les côtes. La MODC à 350 et 442 nm suivait une dynamique fortement dépendante des apports fluviaux pouvant être découplée de la dynamique de la MODF. La MODF sur la côte Est suivait un cycle saisonnier (saison sèche/humide) contrairement à la côte Ouest dépendante de d'évènements pluvieux sporadiques. Des fluorophores (humique, tyrosine et tryptophane-like) ont montré des affinités avec certains métaux traces (Nickel, Manganèse, Cobalt) ce qui a permis de développer une expérience de quenching de fluorescence pour déterminer le pouvoir complexant de la MODF naturelle
New Caledonia (South-West Pacific) is a tropical area under strong environmental pressure (climate change and local anthropogenic forcing). The aim of this thesis was to gain a better understanding of the colored (CDOM) and fluorescent (FDOM) dissolved organic matter dynamic in the New Caledonia Lagoon where strong ultramafic erosion pressure is associated with trace metals (i.e., nickel, manganese and cobalt). 3D spectrofluorimetry was used to characterize the CDOM/FDOM. The West and East coasts were sampled during one year and a half in a context of El Niño (2015-2016), interrupted by strong rainy events (storms) and during CALIOPE 3 cruise (East coast). A parallel factor analysis (PARAFAC) of EEMF led to the identification of 5 fluorophores: marine humic-like, 2 tyrosine-like and tryptophan-like peaks (T2 peak) from the biological balance between phytoplankton and bacterioplankton and a terrestrial humic-like from rivers draining caledonian coast. The CDOM signal at 350 and 442 nm had a strong dependency on river inputs accentuated during storms and revealed photodegraded CDOM. The FDOM signal in the East showed a seasonal cycle (wet/dry season) contrary to the West coast depending on sporadic rainy events. Data acquired during the CALIOPE 3 were coupled with trace metal concentrations, biogeochemical parameters, and plankton communities. Some fluorophores displayed a preferential association with nickel and cobalt. The complexation capacities of these fluorophores toward trace metals were revealed by a quenching experiment that allowed to derive complexation constants

La variabilité de la circulation profonde en Atlantique Nord est étudiée dans le contexte du changement climatique à l’aide des traceurs transitoires halocarbonés (CFC-11, CFC-12, CFC-113 et CCI4). Des campagnes hydrographiques datant de 1991 à 2006 sont utilisées, d’une part pour étudier la formation de masses d’eau de l’Atlantique Nord : l’eau de la Mer de Méditerranée (MSW) et l’eau de la Mer du Labrador (LSW), et, d’autre part, pour étudier la variation des propriétés et du transport des masses d’eau profondes en Atlantique Nord. L’étude de la MSW montre la présence d’une masse d’eau peu oxygénée, avec une forte concentration de silicate dans le Golfe de Cadi caractéristique de l’eau Antarctique Intermédiaire, Elle entre dans la formation de la veine inférieure de la MSW. L’étude de la uLSW dan la Mer d’lmminger met en évidence la variabilité des sites de formation de cette eau, Elle se forme tous les ans en Mer du Labrador et peut s’étendre vers le nord au Sud Groenland (observé 2005). Elle se forme également en Mer d’lmminger en 2002 et 2005. Les eaux de la LSW présentent une forte variation depuis les années 1990. Il est observé un changement de régime des profondeurs de convection associé à une diminution du transport de CFC-1 1 due à cette eau. Les caractéristiques de l’eau de débordement du détroit du Danemark (DSOW) en Mer d ‘Imminger dépendent du mélange, notamment de la présence de l’eau de surface polaire. Finalement, l’étude des flux de CFC-11 au nord de la section Ovide met en évidence une diminution des échanges océan-atmosphère en 2006 due à une diminution de la couche de mélange, entraînant une diminution de l’assimilation de CO2
The North Atlantic deep circulation variability is studied regarding global change. The variability is assessed using halocarbonated tracers (CFC-11, CFC-1 2, CFC-113 and CC14) and studying hydrographic cruises spanning from 1991 to 2006. In this work, water mass formation (Mediterranean Sea Water and Labrador Sea Water) and North Atlantic deep water masses properties and transport variability are studied. First, in the Gulf of Cadiz, the presence of a old and high-silicate water, caracterized as Antarctic lntermediate Water, is observed. That water is seen as participating to the lower Mediterranean Sea Water out of the Gulf. The formation site of the upper Labrador Sea Water is observed wider than formerly considered. It forms every year in the central Labrador Sea, that zone, under certain conditions, extends to the north South of Greenland (2005). Under severe wintertime, deep convection can occur in the Imminger Sea as observed in this study in 1997 and 2002. Second, the variability of the Labrador Sea Water is high since the 90’s. A reduction of the maximal convection depth is observed, at the same time the CFC-1 1 transport decreased at the level of the LSW. The Denmark Strait Overflow Water variability observed in the lmminger Sea is linked to a change in proportion of different waters composing it, in particular the presence of Polar Surface Water. Finally the CFC-11 fluxes north of the North Atlantic show a diminution of the air-sea exchange above that area especially in 2006 due to a decrease of the winter mixed layer depth, supporting a decrease of the uptake of anthropogenic carbon in that area

La calibration du paléo-thermomètre Li/Mg a ici été revisitée pour 15 espèces de corail mises en culture ou issues de contextes environnementaux variés, allant des régions tropicales aux eaux profondes Antarctiques. Ces travaux de thèse ont montré que ce nouveau proxy retrace bien toute la gamme de température de l’océan allant de -1 à 29°C, avec une précision de l’ordre de± 1,0°C. Cependant, la présence dans le squelette de matière organique ou de calcite diagénétique peut biaiser les températures reconstruites. Il a également été montré que ces effets peuvent être corrigés par un nettoyage chimique adapté ou par des analyses spécifiques à micro-échelle. Une analyse des données Li/Mg dans les coraux tropicaux indique que les incertitudes de reconstruction sont plus élevées pour les eaux de surface chaudes et soumises aux variations saisonnières des facteurs environnementaux (SST, lumière, précipitations, etc.). Les processus de calcification ou le mode de croissance de ces espèces à zooxanthelles, contrôlés par leur localisation (lagon) et par les variations saisonnières, semblent altérer la précision du traceur Li/Mg. Toutefois, en combinant les rapports élémentaires Li/Mg et Sr/Ca dans une approche multi-proxy, ces incertitudes peuvent être considérablement réduites, de l’ordre de ± 0,6°C. En première application et après analyse de calibrations globales ou locales, l’évolution historique des températures a été retracée à partir d’une colonie de Siderastrea siderea prélevée vivante en Martinique. La série temporelle obtenue couvrant les 2 derniers siècles trace clairement le réchauffement climatique en cours dans la région des Caraïbes, en accord avec les données existantes. Une seconde application concerne l’utilisation du Li/Mg dans des coraux profonds fossiles de la Mer Méditerranée et permet de reconstruire l’évolution des températures depuis 55 000 ans des eaux intermédiaires de la Méditerranée, tracées particulièrement froides au LGM, et cela en réponse au dernier cycle glaciaire/interlgaciaire
The Li/Mg paleothermometer was here updated in a calibration including 15 species of coral from culture or various environmental context, from tropical areas to deep Antarctic waters. This work showed that this new proxy well defines the whole ocean temperature range from -1 to 29°C, with a precision of ± 1.0°C. However, presence of organic matter or diagenetic calcite in the skeleton can bias the reconstructed temperatures. A specific chemical cleaning and micro analysis can overcome these effects. Yet, uncertainties of reconstructed temperatures are higher for tropical corals from shallow waters, largely subjected to seasonal variation of environmental factors (e.g. SST, light, precipitations). Calcification and growth processes of these zooxanthellate species, controlled by their localisation in the lagoon and by seasonal variation, seem to alter the precision of the Li/Mg proxy. By combining Li/Mg and Sr/Ca ratios in a multi-proxy approach, these uncertainties can be considerably reduced, with a precision reaching ± 0.6°C. In a first application, general and local calibrations were compared in order to reconstruct the historical evolution of temperatures from analysis on a Siderastrea siderea, sampled alive in Martinique. The resulting temporal series covers the last two centuries and clearly shows the global warming affecting the Caribbean, in agreement with existing data. A second application was conducted on fossil deep-water corals from Mediterranean Sea, providing the first reconstruction of the temperature evolution of intermediate waters since 55.000 years, with a particularly cold signal during LGM, in response of the last glacial/interglacial cycle

Les pressions climatiques contribuent à la complexité des systèmes urbains, qui sont dotés de multiples fonctions et composantes en interaction. Le concept de résilience introduit une approche holistique qui englobe les composantes physico-environnementales et les composantes socioéconomiques de la ville. Cette thèse contribue au besoin actuel de forger ce lien dans l’étude des risques urbains liés aux aléas du climat. En particulier, la thèse tente de répondre à la question suivante : comment évaluer l’impact des discours sociaux sur la résilience urbaine?L’approche de la résilience consiste à surmonter la fragmentation dans la gestion des risques, en créant des synergies entre les acteurs. C’est un défi qui souligne l’importance de la "construction sociale de la réalité" : une dimension spécifique de la ville, qui correspond aux perceptions et aux attitudes de la communauté urbaine vis-à-vis d’un problème ou d’une solution. La définition d’indicateurs de communication pertinents permettrait de recueillir des données significatives sur ces perceptions et d’évaluer de leur impact sur la résilience.À partir de ces prémisses, cette thèse développe de nouveaux indicateurs de communication. Ces indicateurs ont été conçus et testés en région parisienne pour étudier les processus de communication qui caractérisent les stratégies locales de résilience aux risques climatiques.La première partie de cette étude s’articule autour des actions de communication mises en œuvre à Paris par les autorités locales, nationales et internationales, dans le cadre de stratégies de résilience aux inondations. Des variables de communication récurrentes et significatives ont été identifiées et utilisées pour définir des indicateurs de communication.Certains de ces indicateurs ont ensuite été testés. Dans une première série d’expériences, nous avons fait recours à des méthodes de recherche habituellement adoptées dans le domaine du SIA (Social Impact Assessment). Des techniques d’exploration de big data non structurés (text-mining avancé et représentation de réseaux complexes) ont été employées dans une deuxième série d’expérimentations.Les expériences d’évaluation de type SIA (veille médiatique, un questionnaire et des entretiens) ont été menées dans le cadre de la stratégie de communication de Interreg NWE IVB RainGain, un projet européen sur la résilience aux inondations en milieu urbain.L’impact de la communication a été analysé en termes quantitatifs (fréquence des actions de communication et audience) et qualitatifs (transfert de connaissances et de réduction de la perception du risque). L’évolution temporelle des impacts et la corrélation avec un autre facteur de résilience (météo) ont été également examinées.Les expériences basées sur le text-mining et la représentation de réseaux ont permis d’analyser les réseaux sociosémantiques qui sous-tendent les communications numériques.Quatre corpus de textes ont été extraits du Web : tweet et articles de presse concernant la crue de la Seine de 2016 et les inondations dans les Alpes-Maritimes de 2015; des documents institutionnels sur la gestion du risque de crue en région parisienne, publiés entre 2003 et 2017.L’analyse de ces corpus a été réalisée à l’aide de logiciels open source (Gargantext, Gephi), à travers plusieurs étapes : extraction de centaines de mots clés; représentations de réseaux à partir des cooccurrences de mots clés; visualisation de clusters basée sur une matrice d’adjacence; analyse quantitative des nœuds et des arêtes. Ceci a permis de détecter les thématiques et les acteurs les plus centraux, ainsi que les connexions fréquentes et les communautés de thématiques et acteurs qui caractérisent les discours médiatique et politique.En comparant les quatre corpus, il a été possible d’observer comment ces structures évoluent dans le contexte de deux événements météorologiques distincts, dans le court terme et dans le long terme
Climate pressures contribute to the complexity of urban systems that have multiple functions and interacting components. The concept of resilience introduces a holistic approach, embracing both the physical environmental and the socio-economic components of cities. This thesis contributes to the current need to forge this link when studying climate-related risks in urban areas. More specifically, it attempts to answer the question: how can we assess the impact of communication on urban resilience?‘Resilience thinking’ involves overcoming fragmentation in risk management, by creating synergies among stakeholders. It is a challenge that illustrates the importance of the ‘social construction of reality’: a specific dimension of the city that corresponds to the perceptions and attitudes of the urban community regarding an issue or solution. Identifying relevant communication indicators is a prerequisite to collecting meaningful data on stakeholder views and evaluating their impact on resilience.With these premises in mind, the thesis proposes new communication indicators. These indicators have been created and tested in the context of the Paris region to investigate the communication processes that underlie local climate resilience strategies.The first part of this study revolves around the communication actions implemented in Paris by local, national and international authorities in the framework of flood resilience strategies. Recurrent and relevant communication variables have been identified and used as a basis to outline communication indicators.Some of these indicators have then been tested. A first series of experiments are based on research methods that are usually adopted by SIA (Social Impact Assessment) experts. Exploration techniques of unstructured big data (advanced text mining and complex network representation) have been used for a second set of experiments.The experiments based on SIA techniques (press coverage monitoring, a questionnaire and interviews) have been carried out in the framework of the communication strategy of Interreg NWE IVB RainGain, a European project on urban flood resilience.Communication impact has been evaluated in both quantitative (frequency of communication activities and audience size) and qualitative terms (knowledge transfer and risk perception reduction). Impact evolution over time and correlations with another resilience driver (weather hazards) have been also addressed.The experiments based on text mining and network representation have resulted into an analysis of the socio-semantic networks that underlie digital communications.Four corpora of texts have been extracted from the Web: tweets and press news covering the Seine River flood of 2016 and the Alpes-Maritimes flood of 2015; public authorities’ documents on flood risk management in the Paris region, released from 2003 to 2017.The analysis of the corpora was supported by open source software (Gargantext and Gephi) and it has involved several steps: extraction of hundreds of key terms; network representations based on key term co-occurrences; cluster visualisation based on adjacency matrix; quantitative analysis of the nodes and edges. This has allowed appraising the most prominent topics and actors, as well as frequent connections and clusters of topics and actors that characterise the media and political debates.Through a comparison of the four corpora, it has been possible to observe ho these patterns change in the context of two different extreme weather events, in the short-term and in the long-term

Le lagon de la Nouvelle Calédonie (Pacifique Sud-Ouest), est drainé par les entrées fluviales et océaniques sous la pression de l’érosion des sols ultramafiques (enrichies en Nickel et Cobalt). Le but de cette thèse était de mieux comprendre les sources et la variabilité spatio-temporelle de la matière organique dissoute colorée (MODC) et fluorescente (MODF) le long de continuum rivière-côte-lagon-large en zone lagonaire tropicale du Pacifique dans un contexte de changement climatique et d’anthropisation locale (activité minière). Les côtes Est et Ouest calédoniennes ont été échantillonnées pendant 1 an et demi et pendant la campagne CALIOPE 3 (côte Est) lors d’un épisode El Niño fort (2015-2016), ponctués de forts épisodes pluvieux. L’analyse parallèle factorielle (PARAFAC) des matrices d’excitation-émission de fluorescence (MEEFs) a abouti à l’indentifications de 5 fluorophores : humique-like marin, 2 tyrosine-like, et tryptophane-like d’origine autochtone issus des compartiments phytoplanctoniques et bactériens, et un fluorophore humique-like d’origine allochtone provenant des rivières drainant les côtes. La MODC à 350 et 442 nm suivait une dynamique fortement dépendante des apports fluviaux pouvant être découplée de la dynamique de la MODF. La MODF sur la côte Est suivait un cycle saisonnier (saison sèche/humide) contrairement à la côte Ouest dépendante de d'évènements pluvieux sporadiques. Des fluorophores (humique, tyrosine et tryptophane-like) ont montré des affinités avec certains métaux traces (Nickel, Manganèse, Cobalt) ce qui a permis de développer une expérience de quenching de fluorescence pour déterminer le pouvoir complexant de la MODF naturelle
New Caledonia (South-West Pacific) is a tropical area under strong environmental pressure (climate change and local anthropogenic forcing). The aim of this thesis was to gain a better understanding of the colored (CDOM) and fluorescent (FDOM) dissolved organic matter dynamic in the New Caledonia Lagoon where strong ultramafic erosion pressure is associated with trace metals (i.e., nickel, manganese and cobalt). 3D spectrofluorimetry was used to characterize the CDOM/FDOM. The West and East coasts were sampled during one year and a half in a context of El Niño (2015-2016), interrupted by strong rainy events (storms) and during CALIOPE 3 cruise (East coast). A parallel factor analysis (PARAFAC) of EEMF led to the identification of 5 fluorophores: marine humic-like, 2 tyrosine-like and tryptophan-like peaks (T2 peak) from the biological balance between phytoplankton and bacterioplankton and a terrestrial humic-like from rivers draining caledonian coast. The CDOM signal at 350 and 442 nm had a strong dependency on river inputs accentuated during storms and revealed photodegraded CDOM. The FDOM signal in the East showed a seasonal cycle (wet/dry season) contrary to the West coast depending on sporadic rainy events. Data acquired during the CALIOPE 3 were coupled with trace metal concentrations, biogeochemical parameters, and plankton communities. Some fluorophores displayed a preferential association with nickel and cobalt. The complexation capacities of these fluorophores toward trace metals were revealed by a quenching experiment that allowed to derive complexation constants

L’objectif de cette thèse est d’utiliser la géochimie des spéléothèmes à travers une étude multi-proxy afin de reconstituer des changements environnementaux et climatiques dans le Sud-Ouest de l’Europe au cours de l’Holocène. Ce travail basé sur trois sites répartis entre l’Espagne et la France couvre les 14 000 dernières années. Cette région du sud-ouest de l’Europe, située à la confluence des hautes et des basses latitudes en fait une région particulièrement sensible à la fois à l’influence climatique de la région Nord-Atlantique mais également des régions Méditerranéenne et subtropicales Africaines et Asiatiques. Ce contexte particulier permet d’étudier idéalement l’impact des différents mécanismes climatiques agissant sur les modifications de son environnement. La répartition des sites d’étude a pour but de comparer les sites sous influence majeure Atlantique (Candamo, Nord Espagne), Méditerranéenne (Salamandre, SE France) ou sous influence mixte (Nerjà, sud Espagne). La compréhension des comportements géochimiques d’éléments clés, a constitué la première partie de cette étude. Après avoir établi un cadre temporel bien contraint (14C, U/Th), la géochimie élémentaire (éléments traces et terres rares) a été couplée à l’étude isotopique (87Sr/86Sr, d18O, d13C). Le rapport 87Sr/86Sr traditionnellement utilisé comme traceur de sources du Sr a été couplé à l’étude des variations élémentaires des éléments alcalins (Li, Rb, Cs) afin de déterminer des changements de sources des éléments (roche-mère ou de sol) dans les spéléothèmes. Le comportement de ces alcalins s’est également révélé lié à des modes de transports différents (particulaire, dissous ou liés à des complexes organiques) et l’utilisation du d13C et des terres rares (fractionnement terres rares légères et terres rares lourdes et anomalie en cerium) a permis de confirmer ou non ces hypothèses. La deuxième partie de ce travail a été d’appliquer ces mécanismes géochimiques à la détermination des processus hydrologiques et environnementaux et de les replacer dans le cadre climatique propre à chaque site d’étude. Ainsi, les éléments alcalins (Li, Rb, Cs) se sont révélés de bons indicateurs de phénomènes d'altération pouvant être liés à des changements climatiques (comme la transition entre le Bölling-Alleröd et le Younger-Dryas dans le site de la Salamandre), et/ou environnementaux (période de déforestation ou de mise en place de végétation à l’Holocène moyen dans le cas du site de Nerjà ou de Candamo). Ces événements pouvant donc se dérouler en contexte très différents (climat sec, déforestation, apports détritiques en climat humide par lessivage), le couplage à d’autres proxis est alors nécessaire pour préciser les conditions d'enrichissement de ces éléments alcalins
The purpose of this thesis is to use speleothem geochemistry through a multi-proxy study to reconstruct environmental and climatic variations in southwestern Europe during the Holocene. This work, based on three sites distributed between Spain and France, covers the last 14,000 years. Due to its location at the confluence of the high and low latitudes, this region of south-western Europe is especially sensitive to both the influence of the North Atlantic climate but also the Mediterranean and subtropical African and Asian climate. This particular context allows to study ideally the impact of the different climatic mechanisms driving the modifications of its environment. The choice of the study sites’ distribution aims to compare sites with main Atlantic influence (Candamo, N Spain), Mediterranean (Salamandre cave, SE France) and mixt one (Nerjà, S Spain). The understanding of geochemical behavior was the first part of this study. After the establishment of a chronological frame (14C, U/Th), elemental geochemistry (trace elements and rare earth elements) and isotopic (87Sr/86Sr, d18O, d13C) was coupled. The 87Sr/86Sr isotope ratio, traditionally used as a source tracer for Sr, has been coupled to the study of elementary variations of alkali elements (Li, Rb, Cs) in order to determine changes in the contribution of bedrock and soil in speleothems. The behavior of these alkalis has also been shown to be related to different modes of transport (particulate dissolved or bound to organic complexes) and the use of d13C and rare earths (light rare earth and heavy rare earth fractionation and cerium anomaly) made it possible to confirm or not these hypotheses. The second part of this work was to apply these geochemical mechanisms to the determination of the hydrological and environmental processes and to place them in the specific climatic context of each study site. Thus, the alkali elements (Li, Rb, Cs) have proved to be good indicators of weathering phenomena that may be related to climate change (such as the transition between Bölling-Alleröd and Younger-Dryas in the Salamandre site), and/or environmental changes (period of deforestation or establishment of vegetation in the Middle Holocene in the case of the sites of Nerjà or Candamo). These events can thus take place in very different contexts (dry climate, deforestation, detrital inputs during wet climate by leaching) the coupling to other proxis is then necessary to specify the conditions of enrichment of these alkali elements

L’objectif de cette thèse est d’utiliser la géochimie des spéléothèmes à travers une étude multi-proxy afin de reconstituer des changements environnementaux et climatiques dans le Sud-Ouest de l’Europe au cours de l’Holocène. Ce travail basé sur trois sites répartis entre l’Espagne et la France couvre les 14 000 dernières années. Cette région du sud-ouest de l’Europe, située à la confluence des hautes et des basses latitudes en fait une région particulièrement sensible à la fois à l’influence climatique de la région Nord-Atlantique mais également des régions Méditerranéenne et subtropicales Africaines et Asiatiques. Ce contexte particulier permet d’étudier idéalement l’impact des différents mécanismes climatiques agissant sur les modifications de son environnement. La répartition des sites d’étude a pour but de comparer les sites sous influence majeure Atlantique (Candamo, Nord Espagne), Méditerranéenne (Salamandre, SE France) ou sous influence mixte (Nerjà, sud Espagne). La compréhension des comportements géochimiques d’éléments clés, a constitué la première partie de cette étude. Après avoir établi un cadre temporel bien contraint (14C, U/Th), la géochimie élémentaire (éléments traces et terres rares) a été couplée à l’étude isotopique (87Sr/86Sr, d18O, d13C). Le rapport 87Sr/86Sr traditionnellement utilisé comme traceur de sources du Sr a été couplé à l’étude des variations élémentaires des éléments alcalins (Li, Rb, Cs) afin de déterminer des changements de sources des éléments (roche-mère ou de sol) dans les spéléothèmes. Le comportement de ces alcalins s’est également révélé lié à des modes de transports différents (particulaire, dissous ou liés à des complexes organiques) et l’utilisation du d13C et des terres rares (fractionnement terres rares légères et terres rares lourdes et anomalie en cerium) a permis de confirmer ou non ces hypothèses. La deuxième partie de ce travail a été d’appliquer ces mécanismes géochimiques à la détermination des processus hydrologiques et environnementaux et de les replacer dans le cadre climatique propre à chaque site d’étude. Ainsi, les éléments alcalins (Li, Rb, Cs) se sont révélés de bons indicateurs de phénomènes d'altération pouvant être liés à des changements climatiques (comme la transition entre le Bölling-Alleröd et le Younger-Dryas dans le site de la Salamandre), et/ou environnementaux (période de déforestation ou de mise en place de végétation à l’Holocène moyen dans le cas du site de Nerjà ou de Candamo). Ces événements pouvant donc se dérouler en contexte très différents (climat sec, déforestation, apports détritiques en climat humide par lessivage), le couplage à d’autres proxis est alors nécessaire pour préciser les conditions d'enrichissement de ces éléments alcalins
The purpose of this thesis is to use speleothem geochemistry through a multi-proxy study to reconstruct environmental and climatic variations in southwestern Europe during the Holocene. This work, based on three sites distributed between Spain and France, covers the last 14,000 years. Due to its location at the confluence of the high and low latitudes, this region of south-western Europe is especially sensitive to both the influence of the North Atlantic climate but also the Mediterranean and subtropical African and Asian climate. This particular context allows to study ideally the impact of the different climatic mechanisms driving the modifications of its environment. The choice of the study sites’ distribution aims to compare sites with main Atlantic influence (Candamo, N Spain), Mediterranean (Salamandre cave, SE France) and mixt one (Nerjà, S Spain). The understanding of geochemical behavior was the first part of this study. After the establishment of a chronological frame (14C, U/Th), elemental geochemistry (trace elements and rare earth elements) and isotopic (87Sr/86Sr, d18O, d13C) was coupled. The 87Sr/86Sr isotope ratio, traditionally used as a source tracer for Sr, has been coupled to the study of elementary variations of alkali elements (Li, Rb, Cs) in order to determine changes in the contribution of bedrock and soil in speleothems. The behavior of these alkalis has also been shown to be related to different modes of transport (particulate dissolved or bound to organic complexes) and the use of d13C and rare earths (light rare earth and heavy rare earth fractionation and cerium anomaly) made it possible to confirm or not these hypotheses. The second part of this work was to apply these geochemical mechanisms to the determination of the hydrological and environmental processes and to place them in the specific climatic context of each study site. Thus, the alkali elements (Li, Rb, Cs) have proved to be good indicators of weathering phenomena that may be related to climate change (such as the transition between Bölling-Alleröd and Younger-Dryas in the Salamandre site), and/or environmental changes (period of deforestation or establishment of vegetation in the Middle Holocene in the case of the sites of Nerjà or Candamo). These events can thus take place in very different contexts (dry climate, deforestation, detrital inputs during wet climate by leaching) the coupling to other proxis is then necessary to specify the conditions of enrichment of these alkali elements

Nous avons conçu, construit et testé un nouveau système pour la décontamination en ligne et l'analyse en continu de carottes de neige ou de glace des Alpes. L'eau de fusion obtenue à partir de la partie centrale des carottes est directement introduite dans un spectromètre de masse à quadrupole (ICP-QMS) et un conductimètre, pour la détermination en continu de différents éléments présents à l'état de traces et de la conductivité. Des échantillons sont également prélevés en discontinu pour la détermination de divers éléments présents à l'état de traces, des isotopes du Plomb et du Plutonium par spectrométrie de masse à secteur magnétique (ICP-SFMS) et par ICP-OES. L'eau de fusion obtenue à partir de la partie externe des carottes est quant à elle utilisée pour la détermination en semi-continu des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAPs), avec extraction en ligne à l'aide de cartouches en phase solide. D'importantes variations saisonnières des concentrations sont observées pour tous les éléments, aussi bien les éléments qui proviennent de manière prédominante de la croûte terrestre (Mg, Al) que les éléments enrichis par suite d'apports anthropiques (Pb). Pour comprendre ces variations à court terme, il est important de se référer aux rétro-trajectoires des masses d'air. D'autres paramètres importants sont la dynamique des inversions de températures et les caractéristiques de la couche limite. Ils jouent en effet un rôle majeur dans le transport et la dispersion des aérosols et des gaz à partir des sources d'émissions situées à basse altitude. Les émissions les plus importantes de Plomb au cours de l'histoire ont eu lieu pendant les 19e et 20e siècles, et plus particulièrement des années 1950 aux années 1970. Pour déterminer si les variations observées dans la carotte du Colle Gnifetti reflètent fidèlement les variations des émissions dans les pays européens voisins, nous avons comparé les données obtenues pour la neige et la glace avec les données d'émission disponibles. De 1800 jusqu'à la première décennie du 20e siècle, les concentrations de Plomb ont augmenté de manière très marquée, atteignant un maximum dans les années 1920. Pendant les années 1920, les concentrations de Plomb décroissent rapidement d'un facteur deux, et restent à ce niveau pendant les deux décennies suivantes. Après la fin de la 2e guerre mondiale, les flux de retombées de Plomb augmentent de manière très importante par suite de l'utilisation des additifs au Plomb dans l'essence, et atteignent un maximum au milieu des années 1970. A partir de 1975, les concentrations de Plomb mesurées dans la neige et la glace du Colle Gnifetti commencent à décroître par suite des règlementations adoptées en Europe pour limiter les émissions de polluants. Avant 1875, les concentrations de HAP étaient très basses: les concentrations observées dans la glace datant d'avant les années 1750 représentent très probablement le niveau de bruit de fond de ces composés. Les concentrations cumulées des HAP au cours de la décennie 1945-1955 sont supérieures d'un facteur dix aux valeurs de bruit de fond, alors que les concentrations cumulées de HAP* sont environ 40 à 50 fois plus élevées. A partir des années 1900, les concentrations de HAP augmentent de façon très importante, atteignant un maximum vers 1920. Pendant les années 1920, après la première guerre mondiale, la récession économique en Europe conduit à une chute des activités industrielles. A partir du milieu des années 1930, les concentrations de HAP doublent rapidement, atteignant un maximum pendant les années 1940. La concentration cumulée des HAP* les plus lourds décroit ensuite d'un facteur cinq de 1950 à 1975 alors que la concentration cumulée des HAP décroit d'un facteur deux. De 1975 à 2003, la concentration totale des HAP augmente à nouveau, approchant les valeurs des années 1910. De manière globale, les variations temporelles observées pour les HAP sont fortement corrélées aux variations des émissions anthropiques. Cependant, les variations détaillées sont difficiles à interpréter et pourraient être influencées par divers paramètres. Le Plutonium est présent dans l'environnement par suite des essais nucléaires atmosphériques des années 1960, de la production des armes nucléaires et des rejets par l'industrie nucléaire au cours des 50 dernières années. Le profil de variations du Plutonium dans la neige et la glace du Colle Gnifetti met en évidence les trois périodes principales d'essais nucléaires atmosphériques. Le rapport isotopique 206Pb/207Pb est compris entre 1. 18 et 1. 20 pour la glace datant d'avant 1700, en accord avec la composition des roches locale. Bien que les retombées de Plomb au Colle Gnifetti après les années 1900 soient presque entièrement dues à des apports anthropiques, on n'observe pas de variations importantes du rapport isotopique jusqu'en 1975. Ceci est lié au fait que la composition isotopique moyenne du Plomb dans l'essence et le pétrole utilisés était très semblable à la composition isotopique des roches et des sols locaux. Après 1975, on observe une décroissance brutale et forte du rapport isotopique 206Pb/207Pb, jusqu'à des valeurs proches de 1. 11 en 1979-1980. Cette décroissance brutale est liée à une expérience réalisée entre 1975 et 1980 dans la région du Piémont au Nord-Ouest de l'Italie (Isotopic Lead Experiment)
A new melting device for on-line decontamination and continuous analysis of alpine firn/ice cores has been designed, built and tested. Melt water from the inner part of each ice core section was pumped to an ICP-QMS and a conductivity micro-cell for continuous measurements of trace elements concentrations and conductivity, respectively. Discrete samples were also collected for trace elements, Pb isotopes and 239Pu determinations by ICP-SFMS and ICP-OES. Melt water from the outer section was extracted on-line by solid-phase cartridges for semi-continuous Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) analysis. Pronounced seasonal variations were observed for all elements, both crustal (Mg, Al) and anthropogenically enriched (Pb). To understand short-time variations, air mass back trajectories are an important parameter which must be considered. Also the knowledge of the temperature inversion dynamics and the boundary layer features is extremely important because they play a key role in the transport and dispersion of aerosol and gases from low-altitude emission sources. The largest emissions of Pb through history occurred during the 19th and 20th centuries and especially between the 1950s and 1970s. To determine if changes observed in Colle Gnifetti core faithfully reflect changes in emissions from nearby European countries, we have compared snow/ice data with emissions data present in the literature. For example, from 1800 AD to the first decade of 20th century Pb concentrations progressively increased, reaching a maximum in the 1920s. During the 1920s Pb concentrations suddenly halved and remained low for the next two decades. After the Second World War, Pb depositions increased dramatically with the introduction of Pb additives in gasoline, peaking in the mid-1970s. From 1975, Pb concentrations in Colle Gnifetti ice began to decrease in accordance with the first environmental policies in Europe which started to limit pollutant emissions. Before 1875 PAHs levels were very low: the pre-1750's PAHs concentrations were assumed to be the background level. ΣPAHs in the 1945-1955 ten-year period were 10 times greater than background values with ΣPAHs* greater by about 40-50 times. From 1900, PAHs concentrations increased exponentially, reaching a maximum in 1920. In the 1920s, after the First World War economic stagnation in Europe depressed industrial activities which were converting to civilan production. From the mid-1930s PAHs rapidly doubled reaching their maximum concentrations from 1940 to 1950. The heaviest ΣPAHs* concentrations decreased by a factor 5 from 1950 to 1975 while for total ΣPAHs the concentrations halved. From 1975 to 2003 ΣPAHs rose again and nearly returned to 1910s values. Although the general PAHs trends are strongly correlated with anthropogenic emission variation, the fine shape of the profile is less clear and could be influenced by several parameters. Plutonium is present in the environment as a consequence of the atmospheric nuclear testing carried out in the 1960s, the production of nuclear weapons and nuclear industry releases over the past 50 years. The shape of 239Pu profile reflects three main periods of atmospheric nuclear weapons testing. The 206Pb/207Pb ratio for the pre-1700 background period ranged between 1. 18 and 1. 20, in agreement with the composition of local rocks. Although Pb deposition on Colle Gnifetti after 1900 was almost totally due to anthropogenic emissions, the 206Pb/207Pb ratio does not decline intensely until 1975. This is due to the average Pb isotopic composition of industrial emissions and gasoline additives used which was very similar to the crustal composition in local rocks and soil. After 1975, a sudden and intense 206Pb/207Pb ratio depletion is recorded. This value reached a minimum of 1. 11 in 1979-1980. This behaviour is characteristic of the ILE experiment (Isotopic Lead Experiment) - a large scale isotopic tracer experiment using Pb isotopes that was carried out between 1975 and 1980 in the Piedmont region of northwest Italy centred on Turin

Le but de cette thèse est de caractériser les variations climatiques des derniers 200 ka à travers l'étude de quatre spéléothèmes du sud de la France, datés par U-Th. Nous nous sommes focalisés sur l'étude des stades isotopiques marins MIS 6, 5 et 3. Les principaux résultats obtenus sont les suivants : - mise en évidence d'oscillations milléniales au MIS6 entre 175 et 165 ka. L'enregistrement isotopique haute résolution (10 à 300 ans) de la base du plancher stalagmitique de la grotte de Villars indique pour la première fois dans la région ces oscillations climatiques rapides qui peuvent être mises en relation avec des figures similaires récemment mises à jour par les concrétions chinoises. - estimation de l'amplitude du réchauffement associée à l'avant-dernière déglaciation. La confrontation du δ18Oc de la calcite, du δ18O des inclusions fluides et du ∆47 de la calcite suggère que (1) si l'équilibre isotopique a été satisfait, le réchauffement associé à la Terminaison II serait de 20°C, (2) si on considère un effet cinétique alors le réchauffement corrigé de cet effet serait de 14°C. La constance de la composition de l'eau de l'infiltration pendant cette déglaciation s'explique par le jeu des différents facteurs influant sur ce paramètre. - amélioration de la chronologie et de la caractérisation dans le SW de la France des événements climatiques milléniaux de la dernière glaciation (MIS3). L'enregistrement de la stalagmite Vil14 daté par MC-ICP-MS constitue désormais la meilleure chronologie de cette période dans la grotte de Villars et permet d'attribuer un âge précis aux limites des interstades (13, 12 et fin du 14). La fin des interstades identifiés était manifestement associée à un refroidissement abrupt et à l'installation d'un permafrost de courte durée. La cessation de croissance définitive de cet échantillon simultanément aux deux autres confirme le durcissement du refroidissement du MIS3 vers 30ka. En multipliant ce type de données quantifiées et datées de façon absolue, on contribue à la meilleure compréhension des mécanismes climatiques.

Les traces numériques ont envahi notre quotidien : capturées en temps réel par divers supports sur les plateformes du Web 2.0 et principalement par les smartphones, elles présentent l'avantage d'être fréquemment géolocalisées. Ces traces constituent ainsi des marqueurs virtuels attestant de la présence physique d'un individu dans un espace précis à un moment connu. C'est pourquoi elles ont été rapidement intégrées dans la recherche et considérées comme l'opportunité de construire une connaissance de phénomènes sociaux selon une approche verticale ascendante (bottom-up). La recherche doctorale se focalise sur une trace numérique particulière, le tweet géolocalisé, dans le contexte des risques hydrométéorologiques. En raison des nombreux phénomènes violents survenus au début des années 2010, la gestion des risques et catastrophes naturels a fait partie des tout premiers thèmes d'exploration du potentiel des tweets géolocalisés comme nouvelle source d'information de terrain. Pour autant, l'étude géographique de ces traces rencontre des difficultés qui restent marginales dans l'approche des data analysts : devant la variabilité d'accès et d'utilisation des nouvelles technologies numériques mobiles, quelle est la représentativité sociale et spatiale de ces traces ? Comment positionner les outils de l'analyse spatiale et de la cartographie face à ces nouveaux types de données hétérogènes et acquises en dehors de toute norme conventionnelle ? Dans cette recherche, nous explorons ces questions à partir des phénomènes extrêmes d'origine hydrométéorologique, survenus au Texas au printemps 2016 et en août 2017. Nous explorons des méthodes d'extraction sémantique et spatiale destinées à construire un corpus de tweets relatifs aux phénomènes étudiés (nommés tweets de crise). Dans un second temps, l'analyse des tweets de crise est focalisée sur trois axes : nous explorons les comportements spatiaux et statistiques des lieux de l'activité virtuelle et recherchons des facteurs socio-spatiaux explicatifs de sa distribution spatiale. Nous testons la pertinence du tweet de crise géolocalisé comme marqueur des différents paramètres du phénomène (localisation à une échelle fine, intensité, etc.) en croisant les tweets avec des données officielles de réalité-terrain. Nous cherchons enfin à valoriser la composante textuelle des tweets de crise par la cartographie, notamment en croisant analyse sémantique par catégorie grammaticale et vulnérabilité sociale des populations
Digital footprints have invaded our daily lives: captured in real time by various media on Web 2.0 platforms and mainly by smartphones, they offer the advantage of being frequently geolocated. These footprints thus constitute virtual markers attesting to the physical presence of an individual in a given space at a given time. That is why they were quickly integrated into the research and considered as the opportunity to build a knowledge of social phenomena using a bottom-up approach. The doctoral research focuses on a particular digital footprint, geolocated tweets, in the context of hydrometeorological risks. Due to the many violent phenomena that occurred in the early 2010s, natural disaster and risk management was one of the first topics considered to explore the potential of geolocated tweets as a new source of field information. However, the geographical study of these footprints encounters difficulties that remain marginal in the approach of data analysts: seeing as the variability of access and use of new mobile digital technologies, what is the social and spatial representativeness of these footprints? How to consider the tools of the spatial analysis and the cartography regarding these new types of heterogeneous data that are acquired outside any conventional norm? In this research, we explore these questions from the extreme phenomena of hydrometeorological origin, which occurred in Texas in the spring of 2016 and in August 2017. We explore semantic and spatial extraction methods to build a corpus of tweets relating to the phenomena studied (named crisis tweets). In a second step, the analysis of crisis tweets is focused on three axes: we explore the spatial and statistical behaviors of places of virtual activity and look for socio-spatial factors that explain its spatial distribution. We test the relevance of the geolocated crisis tweet as a marker of the various parameters of the phenomenon (localization at a fine scale, intensity, etc.) by crossing the tweets with official ground-truth data. Finally, we seek to enhance the textual component of crisis tweets by mapping, notably by combining semantic analysis by grammatical category and social vulnerability of populations

La Selle Rivière, cours d’eau non canalisé du bassin Artois-Picardie est considérée par l’Agence de l’Eau comme une masse d’eau prioritaire dont la qualité est à améliorer. L’objet de ce travail a été d’étudier le comportement spatio-temporel de plusieurs substances déclassantes ou non, avec des échelles de temps allant du prélèvement ponctuel à la mesure haute fréquence, en passant par des échantillonneurs passifs intégrateurs. Nous nous sommes intéressés à plusieurs traceurs de la contamination urbaine, agricole et industrielle, au travers des nitrates, des phosphates, des éléments traces métalliques, de certains produits phytosanitaires et pharmaceutiques, et de la matière organique dissoute. Dans un premier temps, nous avons confirmé que la Selle est principalement alimentée par les eaux souterraines riches en nitrates, avec des teneurs résiduelles en atrazine qui se retrouvent dans le cours d’eau à des concentrations similaires. Par ailleurs, le bassin versant étant très agricole dans sa partie amont et avec des ilots urbains plutôt localisé en aval, quelques pesticides et médicaments sont retrouvés à l’état d’ultra-traces par temps sec, et des teneurs en phosphates souvent supérieures à 0,2 mg L-1. Les métaux sont peu présents dans le cours d’eau malgré des teneurs pouvant être élevées en sortie de stations d’épuration (notamment Gd et Zn) car les débits des stations représentent des apports mineurs. La mesure haute fréquence a permis de préciser des problèmes de qualité d’eau par temps de pluie avec des lessivages de sols, et des pics importants mais limités dans le temps en phosphore et carbone organique alors que l’on observe une dilution des nitrates. La composition de la matière organique étudiée par spectroscopie de fluorescence a permis de caractériser la signature spectrale de différents types d’eau (souterraine, de surface et effluent de station d’épuration) et de différencier les apports allochtones des apports autochtones. Enfin, ces résultats permettent de discuter qualitativement les futurs effets du changement climatique à l’échelle régionale sur l’évolution de la qualité de la Selle Rivière
The River Selle is a non-channelised stream in the Artois-Picardy basin and is considered as a priority waterbody by the Artois-Picardy Water Agency. The aim of this work was to study the spatio-temporal behaviour of several substances at different time scales, ranging from low-frequency (grab sampling, passive samplers) to high-frequency monitoring. More specifically, tracers of pollution reflecting urban, agricultural and industrial contamination (nitrates, phosphates, trace metal elements, pesticides, pharmaceutical residues, dissolved organic matter) were investigated. We confirmed that the River Selle is mainly fed by a nitrate-rich groundwater. Besides, the nitrates and atrazine concentrations in the river water were similar to those found in the groundwater. At the upstream of the river, the land-use is mainly dominated by agriculture whereas most of the urban islets are located at the downstream of the river. Consequently, during dry weather, ultra-trace concentrations of some pesticides and pharmaceutical residues were recorded and phosphate levels often exceeded 0.2 mg L-1. Due to the minor flow input of the wastewater treatment plants into the river, metallic contamination in the River Selle (particularly Gd and Zn) is quite low despite the high concentrations measured in wastewater effluents. Water quality issues during storm events were identified by high-frequency monitoring. Significant but time-limited peaks in phosphorus and organic carbon were observed, while nitrates were diluted. The composition of dissolved organic matter was studied by fluorescence spectroscopy. The spectral signature of different types of water (groundwater, surface water and wastewater effluents) was characterised as well as the origins of this organic matter (autochtonous vs allochthonous). Finally, these results enable to discuss qualitatively the future effects of climate change at a regional scale on the evolution of the water quality of the River Selle

La Selle Rivière, cours d’eau non canalisé du bassin Artois-Picardie est considérée par l’Agence de l’Eau comme une masse d’eau prioritaire dont la qualité est à améliorer. L’objet de ce travail a été d’étudier le comportement spatio-temporel de plusieurs substances déclassantes ou non, avec des échelles de temps allant du prélèvement ponctuel à la mesure haute fréquence, en passant par des échantillonneurs passifs intégrateurs. Nous nous sommes intéressés à plusieurs traceurs de la contamination urbaine, agricole et industrielle, au travers des nitrates, des phosphates, des éléments traces métalliques, de certains produits phytosanitaires et pharmaceutiques, et de la matière organique dissoute. Dans un premier temps, nous avons confirmé que la Selle est principalement alimentée par les eaux souterraines riches en nitrates, avec des teneurs résiduelles en atrazine qui se retrouvent dans le cours d’eau à des concentrations similaires. Par ailleurs, le bassin versant étant très agricole dans sa partie amont et avec des ilots urbains plutôt localisé en aval, quelques pesticides et médicaments sont retrouvés à l’état d’ultra-traces par temps sec, et des teneurs en phosphates souvent supérieures à 0,2 mg L-1. Les métaux sont peu présents dans le cours d’eau malgré des teneurs pouvant être élevées en sortie de stations d’épuration (notamment Gd et Zn) car les débits des stations représentent des apports mineurs. La mesure haute fréquence a permis de préciser des problèmes de qualité d’eau par temps de pluie avec des lessivages de sols, et des pics importants mais limités dans le temps en phosphore et carbone organique alors que l’on observe une dilution des nitrates. La composition de la matière organique étudiée par spectroscopie de fluorescence a permis de caractériser la signature spectrale de différents types d’eau (souterraine, de surface et effluent de station d’épuration) et de différencier les apports allochtones des apports autochtones. Enfin, ces résultats permettent de discuter qualitativement les futurs effets du changement climatique à l’échelle régionale sur l’évolution de la qualité de la Selle Rivière
The River Selle is a non-channelised stream in the Artois-Picardy basin and is considered as a priority waterbody by the Artois-Picardy Water Agency. The aim of this work was to study the spatio-temporal behaviour of several substances at different time scales, ranging from low-frequency (grab sampling, passive samplers) to high-frequency monitoring. More specifically, tracers of pollution reflecting urban, agricultural and industrial contamination (nitrates, phosphates, trace metal elements, pesticides, pharmaceutical residues, dissolved organic matter) were investigated. We confirmed that the River Selle is mainly fed by a nitrate-rich groundwater. Besides, the nitrates and atrazine concentrations in the river water were similar to those found in the groundwater. At the upstream of the river, the land-use is mainly dominated by agriculture whereas most of the urban islets are located at the downstream of the river. Consequently, during dry weather, ultra-trace concentrations of some pesticides and pharmaceutical residues were recorded and phosphate levels often exceeded 0.2 mg L-1. Due to the minor flow input of the wastewater treatment plants into the river, metallic contamination in the River Selle (particularly Gd and Zn) is quite low despite the high concentrations measured in wastewater effluents. Water quality issues during storm events were identified by high-frequency monitoring. Significant but time-limited peaks in phosphorus and organic carbon were observed, while nitrates were diluted. The composition of dissolved organic matter was studied by fluorescence spectroscopy. The spectral signature of different types of water (groundwater, surface water and wastewater effluents) was characterised as well as the origins of this organic matter (autochtonous vs allochthonous). Finally, these results enable to discuss qualitatively the future effects of climate change at a regional scale on the evolution of the water quality of the River Selle

L’objectif de cette étude est de reconstruire le régime de l’érosion des chaînes himalayennes, et de relier ces paramètres aux variations climatiques globales et à l’intensité de la mousson. Dans ce travail, Les sédiments de 3 carottes prélevées dans la baie du Bengale pendant la mission MONOPOL ont fait l’objet d’analyses minéralogiques (XRD et granulométrie) et géochimiques (majeurs, traces, la composition isotopique du Nd et du Sr). La mise en âge des carottes, est basée sur les enregistrements de δ¹⁸O de foraminifères planctoniques (G. ruber), et des datations au ¹⁴C (AMS). Ces 3 enregistrements sédimentaires couvrent les derniers 180 ka. L'approche multi-traceur menée sur ces carottes, nous donne des informations essentielles sur les sources, afin de reconstruire les changements au cours du temps des sédiments transportés vers la partie proximale du cône sous-marin du Bengale, et de mieux comprendre ses liens potentiels avec les changements climatiques (mousson indienne et/ou des changements au niveau de la mer). Les résultats de cette étude, donnent également des clefs sur les processus d'altération chimique et de la dynamique du transport des sédiments au cours du temps. En outre, une étude à haute résolution, sur un site localisé sur la levée du chenal actif du cône sous-marin fournit des informations sur les changements dans le degré d'altération et la dynamique de transport des sédiments du système himalayen au cours de l'Holocène. Ainsi, il est possible de quantifier l'impact de la mousson d’été sur la sédimentation au niveau de la levée durant cette période climatique. Les résultats de cette étude ont été utilisés pour estimer les changements dans les sources sédimentaires (plaine Indo-Gangétique vs haute-chaine) et retracer l'altération chimique du matériel détritique au sein du bassin versant du système fluviatile du Ganges-Brahmapoutre
The aim of this study is to reconstruct the erosional history of the Himalayan ranges, in order to connect these parameters to global climatic events and variations in the intensity of the monsoon. In this work, sediments from 3 marine cores collected in the Bay of Bengal, during the MONOPOL cruise were analyzed using mineralogical (XRD and grain-size) and geochemical (major, trace, Nd and Sr isotopic composition) methods. Chronological framework of studied cores were based on δ¹⁸O from planktonic foraminifera (G. ruber), and ¹⁴C ages dating (AMS). These cores cover the last 180 kyr. The multi-proxy approach conducted on these cores, gives us critical information about the source, to reconstruct the temporal variability of sediment export to the proximal northeastern Bengal Fan and its potential links to climatic changes (Indian monsoon and/or sea-level changes). Results also give insights on the chemical weathering processes and the dynamic of transport of the sediments through time as well. Moreover, a high-resolution study, on a site located on the active middle fan channel levee of the fan provides information on changes in the weathering pattern and the dynamic of transport of sediments from the Himalayan system during the Holocene. Thus, it is possible to quantify the impact effect of summer monsoon rainfall during that time interval. These results have been used to assess changes in the sedimentary sources (Indo-Gangetic plain vs highlands) and document the chemical weathering states of the detrital material within the Ganges-Brahmaputra river basin catchment

Cette thèse a pour objectifs de documenter les variations spatiotemporelles de la zone de minimum d’oxygène (OMZ) du Pacifique Nord-Est, et d’identifier les mécanismes qui ont causé ces variations. L’étude est fondée sur l’analyse géochimique des composants majeurs, mineurs et traces de sédiments prélevés dans le Pacifique Nord-Est, en combinant des mesures par ICP-MS et scanneur XRF. Ces mesures ont permis de distinguer l’effet de la productivité biologique de celui de la ventilation océanique sur l’oxygénation du sédiment. J’ai pu mettre en évidence le rôle prépondérant de la productivité au niveau de la Basse Californie (23°N), qui varie en phase avec les températures en Atlantique Nord durant les 120.000 dernières années. Par ailleurs, la ventilation océanique a probablement joué un rôle important au niveau du golfe de Papagayo (12°N), par l’advection de masses d’eau provenant des hautes latitudes nord et sud. L’intensité de l’OMZ du Pacifique Nord-Est serait donc influencée par des modifications des circulations océaniques et atmosphériques, liées aux climats des hautes latitudes des deux hémisphères
This thesis aims at documenting the spatiotemporal variations of the Oxygen Minimum Zone (OMZ) of the northeastern Pacific, and identifying the mechanisms that caused theses variations. The study is based on the geochemical analyses of major, minor, and trace elements of sediments from the northeastern Pacific, by combining ICP-MS and XRF scans measurements. These measurements allowed distinguishing the effect of biologic productivity and oceanic ventilation on sediment oxygenation. I was able to highlight the predominant impact of the productivity off the Baja California Margin (23°N), which varied in phase with the high northern Atlantic temperature across the past 120,000 years. Moreover, oceanic ventilation did play an important role off the Papagayo Gulf (12°N), because of the advection of water mass coming from the high northern and southern latitudes. OMS intensity in the northeastern Pacific could thus be influenced by changes in the atmospheric and oceanic circulation, in relation to high northern and southern latitudes climates

Les rapports isotopiques en Sr et Pb dans la fraction terrigène de sédiments marins nous permettent d'identifier les variations spatiales actuelles des apports sédimentaires autour de Taiwan : nous mettons en évidence l'augmentation progressive des apports de Taiwan (de 60% au Sud à 100% à la hauteur de Taiwan). Ces apports sont ensuite, au Nord-Est de l'île, dilués (50-60%) par du matériel de type Loess et particulaire du Fleuve Yangtze. De plus, les analyses des isotopes du Zn effectuées sur des échantillons représentatifs de Taiwan indiquent un enrichissement en isotopes lourds, qui est également observé dans la fraction silicatée de sédiments marins identifiés par les signatures isotopiques Sr-Pb comme provenant essentiellement de l'érosion de cette Chaîne.
A l'échelle des derniers 35ka, d'importantes variations isotopiques en Sr-Pb (terrigène) et en Cu-Zn (carbonate) sont enregistrées dans les échantillons du forage ODP 1202D (Bassin d'Okinawa). Les isotopes du Sr et du Pb mettent en évidence une augmentation des apports lœssiques durant la période du Younger Dryas : cette augmentation est reliée à une intensification de la mousson d'hiver, engendrant des vents plus forts provenant du continent asiatique. Parallèlement, les fractionnements isotopiques importants du Cu et du Zn enregistrés depuis 6.9ka seraient liés à l'incorporation préférentielle des isotopes légers par l'activité biologique dans la zone euphotique. Ainsi, les faibles fractionnements isotopiques mesurés dans les échantillons du Younger Dryas seraient dus à un mélange entre les eaux de surfaces et les eaux plus profondes du fait de l'intensification des vents, provoquant ainsi une homogénéisation isotopique.

Nous avons conçu, construit et testé un nouveau système pour la décontamination en ligne et l'analyse en continu de carottes de neige ou de glace des Alpes. L'eau de fusion obtenue à partir de la partie centrale des carottes est directement introduite dans un spectromètre de masse à quadrupole (ICP-QMS) et un conductimètre, pour la détermination en continu de différents éléments présents à l'état de traces et de la conductivité. Des échantillons sont également prélevés en discontinu pour la détermination de divers éléments présents à l'état de traces, des isotopes du Plomb et du Plutonium par spectrométrie de masse à secteur magnétique (ICP-SFMS) et par ICP-OES. L'eau de fusion obtenue à partir de la partie externe des carottes est quant à elle utilisée pour la détermination en semi-continu des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAPs), avec extraction en ligne à l'aide de cartouches en phase solide.
D'importantes variations saisonnières des concentrations sont observées pour tous les éléments, aussi bien les éléments qui proviennent de manière prédominante de la croûte terrestre (Mg, Al) que les éléments enrichis par suite d'apports anthropiques (Pb). Pour comprendre ces variations à court terme, il est important de se référer aux rétro-trajectoires des masses d'air. D'autres paramètres importants sont la dynamique des inversions de températures et les caractéristiques de la couche limite. Ils jouent en effet un rôle majeur dans le transport et la dispersion des aérosols et des gaz à partir des sources d'émissions situées à basse altitude.
Les émissions les plus importantes de Plomb au cours de l'histoire ont eu lieu pendant les 19e et 20e siècles, et plus particulièrement des années 1950 aux années 1970. Pour déterminer si les variations observées dans la carotte du Colle Gnifetti reflètent fidèlement les variations des émissions dans les pays européens voisins, nous avons comparé les données obtenues pour la neige et la glace avec les données d'émission disponibles. De 1800 jusqu'à la première décennie du 20e siècle, les concentrations de Plomb ont augmenté de manière très marquée, atteignant un maximum dans les années 1920. Pendant les années 1920, les concentrations de Plomb décroissent rapidement d'un facteur deux, et restent à ce niveau pendant les deux décennies suivantes. Après la fin de la 2e guerre mondiale, les flux de retombées de Plomb augmentent de manière très importante par suite de l'utilisation des additifs au Plomb dans l'essence, et atteignent un maximum au milieu des années 1970. A partir de 1975, les concentrations de Plomb mesurées dans la neige et la glace du Colle Gnifetti commencent à décroître par suite des règlementations adoptées en Europe pour limiter les émissions de polluants.
Avant 1875, les concentrations de HAP étaient très basses: les concentrations observées dans la glace datant d'avant les années 1750 représentent très probablement le niveau de bruit de fond de ces composés. Les concentrations cumulées des HAP au cours de la décennie 1945-1955 sont supérieures d'un facteur dix aux valeurs de bruit de fond, alors que les concentrations cumulées de HAP* sont environ 40 à 50 fois plus élevées. A partir des années 1900, les concentrations de HAP augmentent de façon très importante, atteignant un maximum vers 1920. Pendant les années 1920, après la première guerre mondiale, la récession économique en Europe conduit à une chute des activités industrielles. A partir du milieu des années 1930, les concentrations de HAP doublent rapidement, atteignant un maximum pendant les années 1940. La concentration cumulée des HAP* les plus lourds décroit ensuite d'un facteur cinq de 1950 à 1975 alors que la concentration cumulée des HAP décroit d'un facteur deux. De 1975 à 2003, la concentration totale des HAP augmente à nouveau, approchant les valeurs des années 1910. De manière globale, les variations temporelles observées pour les HAP sont fortement corrélées aux variations des émissions anthropiques. Cependant, les variations détaillées sont difficiles à interpréter et pourraient être influencées par divers paramètres.
Le Plutonium est présent dans l'environnement par suite des essais nucléaires atmosphériques des années 1960, de la production des armes nucléaires et des rejets par l'industrie nucléaire au cours des 50 dernières années. Le profil de variations du Plutonium dans la neige et la glace du Colle Gnifetti met en évidence les trois périodes principales d'essais nucléaires atmosphériques.
Le rapport isotopique 206Pb/207Pb est compris entre 1.18 et 1.20 pour la glace datant d'avant 1700, en accord avec la composition des roches locale. Bien que les retombées de Plomb au Colle Gnifetti après les années 1900 soient presque entièrement dues à des apports anthropiques, on n'observe pas de variations importantes du rapport isotopique jusqu'en 1975. Ceci est lié au fait que la composition isotopique moyenne du Plomb dans l'essence et le pétrole utilisés était très semblable à la composition isotopique des roches et des sols locaux. Après 1975, on observe une décroissance brutale et forte du rapport isotopique 206Pb/207Pb, jusqu'à des valeurs proches de 1.11 en 1979-1980. Cette décroissance brutale est liée à une expérience réalisée entre 1975 et 1980 dans la région du Piémont au Nord-Ouest de l'Italie (Isotopic Lead Experiment).