Tesi sul tema "Contraintes climatiques"

L’environnement répond à des processus physiques et biologiques encore mal identifiés et intiment liés à une échelle locale. La modélisation de variables environnementales, nécessaires à de nombreuses études d’impact, requiert alors des approches « flexibles » tenant compte de facteurs locaux qui sont au moins aussi importants que les facteurs climatiques. Aborder cette modélisation sous l’angle des statistiques a permis d’estimer un « lien statistique » entre climat et environnement, lien qui forme l’objectif de ma thèse. Ce lien peut relier petite(s) et grande(s) échelles spatiales pour évaluer rapidement la capacité de plusieurs modèles climatiques à représenter un ensemble de variables environnementales. La modélisation à haute résolution d’une variable aussi spatialement hétérogène que le pergélisol a permis une meilleure interprétation et une meilleure évaluation des résultats. Ce lien statistique peut également reformuler une certaine « physique environnementale » tenant compte du climat mais également d'informations de différentes natures (e. G. , continentalité). Les statistiques autorisent par exemple la modélisation de la complexité d’une variable environnementale telle que la végétation, qui est délicate à représenter par des approches dynamiques. L’utilisation d’un modèle statistique adapté à l’étude de la végétation a conduit à la création d’une nouvelle base de données globale pour la végétation potentielle actuelle et ouvre de nombreuses perspectives pour une utilisation paléoclimatique
The environment depends on physical and biological processes that are still poorly understood and intimately related to a local scale. There is a need to model environmental variables in many impact studies. Environmental modelling requires “flexible” approaches taking into account local factors that are at least as important as climate factors. From the standpoint of statistics, this thesis aim was to estimate a “statistical link” between climate and environment. This relationship can associate local and large spatial scales to quickly assess the ability of several climate models to represent environmental variables. High resolution modelling of a spatially heterogeneous variable such as permafrost allowed a better interpretation and a better evaluation of the results. Such a statistical link can also reformulate some “environmental physics” taking climatic signal and various types of information (e. G. , continentality) into account. Statistics allow for example to model the complexity of an environmental variable such as vegetation, which is difficult to represent by dynamical approaches. Using a statistical model adapted to the study of vegetation led us to provide a new global database of the potential vegetation and to entail many prospects in paleoclimatology

Dans la présente étude, un modèle numérique transitoire utilisant la méthode des éléments finis, permet de calculer la distribution de la température dans le barrage à chaque instant de l'année. Dans ce modèle, deux conductivités thermiques sont affectées au béton selon qu'il est complètement saturé ou partiellement saturé. Le pas de temps utilisé dans cette étude est de 8 heures. Ceci, en plus d'améliorer la précision du calcul, a permis d'introduire la radiation solaire de chaque jour dans les huit heures pendant lesquelles elle est réellement présente. Ce phénomène a apporté des améliorations intéressantes aux résultats. La distribution de la température ainsi que l'épaisseur de glace calculées au niveau du réservoir d'eau à chaque instant de l'année se comparent très bien avec les valeurs mesurées retrouvées dans la documentation, ce qui prouve la validité du modèle. Ceci constitue une amélioration considérable dans ce modèle puisque, dans toutes les études antérieures, la distribution de la température du réservoir se base sur des approximations introduisant des discontinuités au modèle. La distribution de la température calculée dans le barrage montre une variation considérable du gradient thermique à l'interface entre la zone complètement saturée et la zone partiellement saturée. Ce paramètre semble avoir une influence considérable dans le transfert thermique dans un barrage. En plus, la profondeur maximale de gel trouvée dans la présente étude est de 11 mètres. Cette valeur concorde bien avec des mesures de terrain effectuées sur des barrages en béton dans le nord du Québec contrairement à plusieurs études numériques antérieures qui trouvent que la profondeur de gel ne dépasse pas 6 mètres. Ce résultat vient confirmer l'importance de considérer un petit pas de temps (8 heures) qui introduit une précision intéressante sur les résultats numériques. Une étude mécanique visant à calculer les contraintes et les déformations générées par la variation des conditions climatiques a ensuite été élaborée. Elle exploite les distributions de température retrouvées grâce à l'étude thermique. Un modèle élastique linéaire et isotrope utilisant la méthode des éléments finis a été choisi pour cette étude. Il permet d'affecter des paramètres physico-mécaniques différents suivant que le béton est complètement saturé ou partiellement saturé. Les principaux résultats retrouvés sont les suivants: (1) la contrainte de traction maximale est de 9 MPa et se situe à la base du barrage (côté aval); (2) la zone du barrage exposée à une contrainte de traction supérieure à 3 MPa est localisée sur une bande entourant la surface exposée à l'air ambiant. Elle présente une épaisseur variable suivant l'altitude. Le maximum d'épaisseur est de 4,6 mètres; (3) le rayonnement solaire joue un rôle important dans l'atténuation des contraintes de traction; (4) la déformation maximale à la crête du barrage est de 10 mm.

Depuis plusieurs décennies, les populations font face à des changements environnementaux sans précédent. Afin de répondre à ces changements les espèces peuvent se déplacer vers un autre endroit (c’est la dispersion), répondre aux changements par plasticité phénotypique, ou encore s’adapter par sélection naturelle (c’est la réponse évolutive). Si la dispersion et la plasticité phénotypique permettent une réponse rapide face à un changement environnemental tel que le réchauffement climatique, seule la réponse évolutive permet une adaptation durable. Une réponse évolutive au changement climatique peut être attendue seulement si l'augmentation des températures occasionne une pression de sélection sur un et / ou des traits. Cependant, quantifier les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles reste difficile, en particulier celles qui accompagnent le changement climatique. Au cours de cette thèse, j'ai cherché à quantifier les pressions de sélection reliées au changement climatique agissant sur une population sauvage de mésanges bleues (Cyanistes caeruleus) suivie depuis 26 ans près de Montpellier (France). Mes résultats montrent qu'une augmentation de la température printanière augmentait la force de la sélection naturelle agissant sur la date de ponte. De plus, la sélection était renforcée lorsque la population subissait des évènements climatiques extrêmes tels que de fortes chaleurs. Ces résultats indiquent qu'il était d'autant plus avantageux de pondre tôt lorsque les températures étaient élevées dans notre population. Enfin, j'ai exploré l'impact de la variation spatiale de l'environnemental sur notre estimation de la sélection naturelle. Mes résultats ont montré que la sélection naturelle était systématiquement surestimée lorsque la variation spatiale environnementale n'était pas prise en compte, même à très fine échelle. En conclusion, ces résultats ont permis de montrer qu'une réponse évolutive au changement climatique serait possible puisque celui-ci est associé à de plus fortes pressions de sélection sur les populations.

Un outil d'analyse de l'état mécanique de la section droite d'une tige est proposé, à l'usage du forestier ou du technologue du bois. Il tient compte de l'apport de matière au cours de la croissance radiale. L'interprêtation de la bibliographie permet de qualifier les données utiles qui sont la loi de comportement thermo x-élastique, tridimensionnelle, orthotrope, du bois, la géométrie de la section droite hétérogene, et le chargement (efforts extérieurs ou variation de paramètres x, physico-chimiques). Des cas standards sont ainsi définis (résineux, feuillu, bois juvénile, de réaction, fibre torse. . . ), typiques d'une situation mécanique. Trois champs d'applications sont enfin développés: 1) la stimulation d'un chargement climatique (gel ou sêcheresse) met en évidence des contraintes internes qui contribuent à l'apparition de fentes sur pied ; 2) l'effet des efforts externes tels que les poids (neige, poids propre) est analysé. Du fait de la croissance secondaire, les champs de contraintes de support dû au poids propre sont tout à fait non conventionnels ; 3) les contraintes internes de croissance résultent de la maturation du bois. Ce phénomène est le moteur d'une régulation du port de l'arbre par l'activité cambiale. Les effets de la dissymétrie angulaire ainsi que d'une possible croissance excentrée sont intégrés dans le modèle mécanique.

L'Atlantique Nord en hiver est un environnement rude soumis à des évènements climatiques extrêmes ; il fait partie des milieux les plus défavorables aux endothermes. Parmi eux, les oiseaux marins jouent un rôle majeur en temps que prédateurs supérieurs et bioindicateurs des écosystèmes pélagiques. Dans le contexte actuel de changements globaux très marqués en Atlantique nord, il est essentiel de comprendre comment ces organismes répondent aux contraintes environnementales qui conditionnent leur survie hivernale et façonnent leur populations. Par une approche multidisciplinaire (alliant microélectronique, analyses isotopiques, modélisation énergétique et démographie) centrée sur la balance énergétique des individus, nous nous sommes attachés à étudier la plasticité écophysiologique des 3 espèces d'alcidés les plus communes de l'Atlantique nord. Nous avons montré que les tempêtes hivernales provoquent un goulot d'étranglement énergétique qui pourrait être une des principales causes de la mortalité observée. Face à cette dépense énergétique accrue, les oiseaux mettent en place différentes stratégies leur permettant d'augmenter leurs gains en énergie. Ils ajustent ainsi leurs déplacements verticaux (modes de plongée) et horizontaux (migration hivernale), ainsi que leur régime alimentaire en fonction de la disponibilité spatio-temporelle de leurs proies. L'ensemble de ces résultats constitue une des toutes premières études de l'écologie hivernale des oiseaux marins. Ils sont essentiels à une meilleure compréhension des dynamiques de leurs populations et forment une base solide aux futures investigations de l'effet des changements climatiques sur les prédateurs marins supérieurs
Harsh environmental conditions encountered in North Atlantic during wintertime, characterized by frequent extreme weather events, are among the most challenging constraints for endothermic animals. Seabirds, which experience this environment for many months per year, play a central role in North Atlantic food webs, notably as top predators and indicators of marine ecosystems. In the current context of climate change, pronounced in North Atlantic waters, it is therefore a major objective to understand how seabirds respond and adapt to these environmental constraints shaping their survival and their population dynamics. We used a multidisciplinary approach (combining microelectronics, stable isotopic analyses, bioenergetics modelling and demography) focused on individual energy balance, to study the ecophysiological plasticity of the 3 main alcid species of the North Atlantic. We found that harsh winter conditions induce an energetic bottleneck for seabirds which might explain recurrent events of winter mass mortality, so called ‘seabird winter wrecks'. In response to increased energy expenditure, we showed that seabirds can adopt different strategies allowing higher energy intake. They can modulate their vertical (diving behaviour) and/or horizontal (migration) movements, as well as their trophic status, depending on the spatial and temporal availability of their prey. All together, these results constitute one of the first comprehensive studies of seabird winter ecology. These insights are essential to a better understanding of their population dynamics and constitute a firm foundation to future investigations of the impact of climate change on marine top predators

De nombreux projets de protection et de reforestation sont mis en place à l'échelle internationale pour enrayer la déforestation croissante. L'objectif de ce travail de thèse est de mieux caractériser les contraintes et les opportunités de projets de reboisement, pour les régions tropicales semi-arides, particulièrement vulnérables, dans le contexte duchangement climatique global. La revue de littérature (chapitre 1) confirme que les projets de reforestation ayant vocation à atténuer le réchauffement climatique ont plus de chances de réussite sous les latitudes tropicales, où les différents effets de la végétation sur le climat convergent dans ce sens. Entreprise pour satisfaire divers services écosystémiques, la reforestation dans les zones tropicales semi-arides est ainsi porteuse d'effets bénéfiques tant globalement que localement. Cependant, dans ce contexte très limité en eau, l'implantation d'un couvert arboré trop dense pourrait avoir des effets opposés à ceux recherchés à long terme. Dans le chapitre 2, une approche «bioclimatique » est appliquée à un ensemble multi-modèle de projections, pour suivre l'évolution du domaine tropicalsemi-aride global sous l'effet de plusieurs scénarios (RCP) de changement climatique. Ce domaine se maintient en majeure partie dans les conditions futures. Une certaine proportion évolue toutefois vers des conditions soit plus arides (jusqu'à +25% du domaine global) soit plus humides (jusqu'à 11%). Malgré cela, le domaine étudié s'accroît entre ledébut et la fin du 21e siècle, jusqu'à 13% en moyenne (RCP 8.5). Ceci résulte d'un élargissement progressif en-dehors de la ceinture tropicale, corrélé avec le réchauffement global, et cohérent avec l'hypothèse d'un élargissement de la circulation de Hadley. La méthodologie proposée au chapitre 3 a pour objectif d'analyser les implications de cetteévolution sur le potentiel climatique de maintien d'un couvert arboré. L'utilisation d'un modèle global de végétation (ORCHIDEE, développé à l'IPSL) pour simuler ce potentiel permet de prendre en compte de manière mécaniste les facteurs climatiques de la croissance des plantes. Une typologie des profils de résultats délimite des sous-régionscaractérisées chacune par une relation distincte du développement des arbres à la densité du couvert. Les cinq "régimes" de la typologie sont ainsi classés du plus défavorable (régime 1) au plus favorable (régime 5). L'expérience de référence est réalisée à partir de données d'observation (CRU). Le régime 1, caractérisé par l'absence de maintiend'un couvert pour les plus hautes densités arborées, occupe près de la moitié du domaine étudié. Le second régime le plus représenté est le régime 4 (28% du domaine). Plus favorable, il est défini par un développement des arbres élevé, sans être maximal, pour toutes les densités arborées. Le potentiel arboré de chaque régime est caractérisé par sonoptimum : fraction arborée réalisant le meilleur compromis entre productivité du peuplement et développement des arbres. L'application de cette méthodologie à des projections climatiques futures, pour le RCP 8.5, fait l'objet du chapitre 4. Le modèle ORCHIDEE est forcé avec des sorties de modèles de climat, pour le début et la fin du 21esiècle. A la fin du siècle, le régime 1 ne représente plus que 25% du domaine total, en moyenne, tandis que le régime 4 devient prépondérant (49% du domaine). La stabilité du potentiel arboré intrinsèque à chaque régime permet d'interpréter une évolution vers un régime plus ou moins favorable comme une augmentation ou une diminution de cepotentiel. Or celui ne subit pas la diminution générale que l'augmentation de l'aridité laissait présager. Une expérience complémentaire montre que la raison en tient principalement à l'effet de fertilisation du CO2 atmosphérique. L'interprétation de ces résultats montre ainsi que les zones du domaine tropical semi-aride dans lesquelles unereforestation serait à déconseiller sont assez peu étendues
In the face of evergrowing global deforestation, numerous forest protection and restoration projects have been deployed at the international scale. The goal of this thesis is to provide adaptation planning in the vulnerable tropical semi-arid regions with scientific material about reforestation project constraints and opportunities at the global scale, inthe context of climate change. The literature review (chapter 1) confirms that reforestation projects aimed at warmingmitigation hold a better chance of success under tropical lattitudes. Indeed, both biochemical and biophysical effects of the vegetation on climate converge toward a global cooling effect. As reforestation in tropical semi-arid regions aims at satisfying various ecosystemic services, it holds beneficial promises at both the global and the local scale. However, due to scarce water resources, implementing a tree cover in semi-arid conditions could turn out unsustainable in the long run. A bioclimatological is applied, in chapter 2, to a multimodel ensemble of projections in order to draw the evolution of global tropical semi-arid territory under several climate change scenarios (RCP). The present tropical semi-arid territory is expected to remain mostly so in future conditions. However, up to 25% of the this territory on average will evolve towards arider conditions, and up to 11% towards wetter conditions. Nevertheless, the tropical semi-arid territory will increase by the end of the 21st century, by up to 13% on average (RCP 8.5). This increase results from a migration outside of the tropical belt, consistent with the Hadley circulation widening hypothesis under climate change. Chapter 3 proposes a methodology aimed at analysing the implications of this evolution for the climatic potential of tree cover sustainability. The global vegetation model (ORCHIDEE, developed at IPSL), used to simulate this potential, accounts mechanistically for all the climatic factors of the plant's growth. A typology of result profiles from the simulation experiments partitions the territory into subregions characterized by a specific relation between the tree development and the tree cover density: five types range from the least (Type 1) to the most (Type 4) favourable ones. A reference experiment is performed using observational climate data (from the Climatic Research Unit). Covering almost half of the territory, Type 1 is characterized by the impossibility to maintain a tree cover for the highest cover densities. The second type in order of surface occupation is Type 4 (28% of the territory). More favourable, it is characterized by high tree development for any tree cover density. The "tree cover potential" of each type is characterized by its optimum: the tree cover density that realises the best compromise between tree development and total productivity. In Chapter 4, the same methodology is applied to future climate projections for RCP 8.5. The ORCHIDEE model is thus forced with global climate model outputs, for the beginning and the end of the 21st century. By the end of the century, Type 1 represents no more than 25% of the tropical semi-arid territory on average, while Type 4 becomes the dominant one (49% of the territory). Because of the stability of the tree cover potential whithin each type, the evolution toward a more or less favourable type can be directly interpreted in terms of an increasing or a decreasing potential. The results show that the tree cover potential in the tropical semi-arid territory does not systematically suffer from the general decrease that could be expected from increasing aridity. A complementary experiment suggests that the main reason for this result lies is the atmospheric CO2 fertilization effect. Interpreting these results for reforestation strategy recommandations, suggests that, for the long term, areas of the tropical semi-arid territory where reforestation would be advised against are overall relatively small

De nombreux projets de protection et de reforestation sont mis en place à l'échelle internationale pour enrayer la déforestation croissante. L'objectif de ce travail de thèse est de mieux caractériser les contraintes et les opportunités de projets de reboisement, pour les régions tropicales semi-arides, particulièrement vulnérables, dans le contexte duchangement climatique global. La revue de littérature (chapitre 1) confirme que les projets de reforestation ayant vocation à atténuer le réchauffement climatique ont plus de chances de réussite sous les latitudes tropicales, où les différents effets de la végétation sur le climat convergent dans ce sens. Entreprise pour satisfaire divers services écosystémiques, la reforestation dans les zones tropicales semi-arides est ainsi porteuse d'effets bénéfiques tant globalement que localement. Cependant, dans ce contexte très limité en eau, l'implantation d'un couvert arboré trop dense pourrait avoir des effets opposés à ceux recherchés à long terme. Dans le chapitre 2, une approche «bioclimatique » est appliquée à un ensemble multi-modèle de projections, pour suivre l'évolution du domaine tropicalsemi-aride global sous l'effet de plusieurs scénarios (RCP) de changement climatique. Ce domaine se maintient en majeure partie dans les conditions futures. Une certaine proportion évolue toutefois vers des conditions soit plus arides (jusqu'à +25% du domaine global) soit plus humides (jusqu'à 11%). Malgré cela, le domaine étudié s'accroît entre ledébut et la fin du 21e siècle, jusqu'à 13% en moyenne (RCP 8.5). Ceci résulte d'un élargissement progressif en-dehors de la ceinture tropicale, corrélé avec le réchauffement global, et cohérent avec l'hypothèse d'un élargissement de la circulation de Hadley. La méthodologie proposée au chapitre 3 a pour objectif d'analyser les implications de cetteévolution sur le potentiel climatique de maintien d'un couvert arboré. L'utilisation d'un modèle global de végétation (ORCHIDEE, développé à l'IPSL) pour simuler ce potentiel permet de prendre en compte de manière mécaniste les facteurs climatiques de la croissance des plantes. Une typologie des profils de résultats délimite des sous-régionscaractérisées chacune par une relation distincte du développement des arbres à la densité du couvert. Les cinq "régimes" de la typologie sont ainsi classés du plus défavorable (régime 1) au plus favorable (régime 5). L'expérience de référence est réalisée à partir de données d'observation (CRU). Le régime 1, caractérisé par l'absence de maintiend'un couvert pour les plus hautes densités arborées, occupe près de la moitié du domaine étudié. Le second régime le plus représenté est le régime 4 (28% du domaine). Plus favorable, il est défini par un développement des arbres élevé, sans être maximal, pour toutes les densités arborées. Le potentiel arboré de chaque régime est caractérisé par sonoptimum : fraction arborée réalisant le meilleur compromis entre productivité du peuplement et développement des arbres. L'application de cette méthodologie à des projections climatiques futures, pour le RCP 8.5, fait l'objet du chapitre 4. Le modèle ORCHIDEE est forcé avec des sorties de modèles de climat, pour le début et la fin du 21esiècle. A la fin du siècle, le régime 1 ne représente plus que 25% du domaine total, en moyenne, tandis que le régime 4 devient prépondérant (49% du domaine). La stabilité du potentiel arboré intrinsèque à chaque régime permet d'interpréter une évolution vers un régime plus ou moins favorable comme une augmentation ou une diminution de cepotentiel. Or celui ne subit pas la diminution générale que l'augmentation de l'aridité laissait présager. Une expérience complémentaire montre que la raison en tient principalement à l'effet de fertilisation du CO2 atmosphérique. L'interprétation de ces résultats montre ainsi que les zones du domaine tropical semi-aride dans lesquelles unereforestation serait à déconseiller sont assez peu étendues
In the face of evergrowing global deforestation, numerous forest protection and restoration projects have been deployed at the international scale. The goal of this thesis is to provide adaptation planning in the vulnerable tropical semi-arid regions with scientific material about reforestation project constraints and opportunities at the global scale, inthe context of climate change. The literature review (chapter 1) confirms that reforestation projects aimed at warmingmitigation hold a better chance of success under tropical lattitudes. Indeed, both biochemical and biophysical effects of the vegetation on climate converge toward a global cooling effect. As reforestation in tropical semi-arid regions aims at satisfying various ecosystemic services, it holds beneficial promises at both the global and the local scale. However, due to scarce water resources, implementing a tree cover in semi-arid conditions could turn out unsustainable in the long run. A bioclimatological is applied, in chapter 2, to a multimodel ensemble of projections in order to draw the evolution of global tropical semi-arid territory under several climate change scenarios (RCP). The present tropical semi-arid territory is expected to remain mostly so in future conditions. However, up to 25% of the this territory on average will evolve towards arider conditions, and up to 11% towards wetter conditions. Nevertheless, the tropical semi-arid territory will increase by the end of the 21st century, by up to 13% on average (RCP 8.5). This increase results from a migration outside of the tropical belt, consistent with the Hadley circulation widening hypothesis under climate change. Chapter 3 proposes a methodology aimed at analysing the implications of this evolution for the climatic potential of tree cover sustainability. The global vegetation model (ORCHIDEE, developed at IPSL), used to simulate this potential, accounts mechanistically for all the climatic factors of the plant's growth. A typology of result profiles from the simulation experiments partitions the territory into subregions characterized by a specific relation between the tree development and the tree cover density: five types range from the least (Type 1) to the most (Type 4) favourable ones. A reference experiment is performed using observational climate data (from the Climatic Research Unit). Covering almost half of the territory, Type 1 is characterized by the impossibility to maintain a tree cover for the highest cover densities. The second type in order of surface occupation is Type 4 (28% of the territory). More favourable, it is characterized by high tree development for any tree cover density. The "tree cover potential" of each type is characterized by its optimum: the tree cover density that realises the best compromise between tree development and total productivity. In Chapter 4, the same methodology is applied to future climate projections for RCP 8.5. The ORCHIDEE model is thus forced with global climate model outputs, for the beginning and the end of the 21st century. By the end of the century, Type 1 represents no more than 25% of the tropical semi-arid territory on average, while Type 4 becomes the dominant one (49% of the territory). Because of the stability of the tree cover potential whithin each type, the evolution toward a more or less favourable type can be directly interpreted in terms of an increasing or a decreasing potential. The results show that the tree cover potential in the tropical semi-arid territory does not systematically suffer from the general decrease that could be expected from increasing aridity. A complementary experiment suggests that the main reason for this result lies is the atmospheric CO2 fertilization effect. Interpreting these results for reforestation strategy recommandations, suggests that, for the long term, areas of the tropical semi-arid territory where reforestation would be advised against are overall relatively small

Dans les environnements semi-arides la ressource en eau est soumise aux irrégularités du climat. Les eaux de surface sont très irrégulièrement réparties dans le temps et dans l'espace. Le cumul annuel des précipitations est généralement faible et les évènements sont rares et intenses, causant des crues violentes et une forte érosion. Les eaux souterraines constituent souvent la principale ressource pérenne utilisable et elles sont largement mises à contribution. Pour pallier aux conséquences néfastes de ces régimes hydrologiques, des projets de grands barrages ont été menés dans ces zones pour favoriser le stockage d'eau. Paradoxalement, la mise en place de ces ouvrages crée un déficit en eau dans certaines zones en induisant des pertes par évaporation et la diminution de la recharge des nappes. Des situations complexes nouvelles sont ainsi créées, nécessitant des modes de gestions adaptés. En Tunisie centrale, le bassin versant du Merguellil fournit un exemple de processus hydrologique profondément modifié par la construction d'un grand barrage. Le bassin revêt une importance stratégique pour la région. Il alimente la plaine de Kairouan qui constitue le plus fort potentiel de développement agricole du pays et dont la nappe alluviale est surexploitée. Les écoulements intermittents de l'oued rechargeaient autrefois la nappe phréatique de la plaine. Le barrage d'El Haouareb construit en 1989 bloquant désormais les écoulements de surface, la recharge se produit plus en amont via le socle calcaire fissuré de l'ouvrage. Cette modification du fonctionnement hydrologique entraine une perte significative d'eau par évaporation et concentre la recharge à l'extrême amont de la plaine, au pied du barrage. Le but de cette thèse est d'identifier les mécanismes de recharge qui s'opèrent au niveau du seuil d'El Haouareb. L'infiltration depuis le lac de barrage a été quantifiée d'après le bilan hydrologique de la retenue et cet état de 56 % de perte par infiltration, 24 % de perte par évaporation, 14 % utilisés pour l'irrigation et 6 % relâchés depuis 1989. Le bilan a été fait à des pas de temps plus fin pour permettre de modéliser les entrées dans le système aquifère.L'identification des flux transitant à travers le seuil calcaire a été menée en croisant des approches hydrodynamiques (analyse du signal) et géochimiques (profils et chronique de CE et températures, chimie des ions majeurs, isotopes stables de la molécule de l'eau). La confrontation des différentes méthodes a permis de consolider les résultats et de pallier aux imperfections de certaines données de terrain dans un contexte hydrologique et hydrogéologique complexe. Un modèle simplifié de l'aquifère fracturé et un schéma de fonctionnement du seuil ont ainsi pu être établis, permettant d'anticiper l'évolution des mécanismes de recharge dans le bassin du Merguellil sous des contraintes climatiques futures
In semi-arid environment, surface waters are unevenly distributed in time and space and particularly vulnerable. The total annual rainfall is generally low and the rain events are rare and intense, causing severe flooding and erosion. Therefore, the groundwater resource is widely exploited, often inducing overexploitation problems.To overcome the negative consequences of these hydrological regimes, large dam have been built to increase the water storage. These structures can paradoxically create a water deficiency in some areas by inducing evaporation losses and reducing aquifer recharge. In central Tunisia, the Merguellil catchment provides an example of hydrological processes profoundly changed by the construction of a large dam. The basin is of strategic importance for the region. It feeds the great agricultural plain of Kairouan which suffers f overexploitation for decades. Before the building of the El Haouareb dam, the Merguellil intermittent flows were the main source of recharge to the Kairouan plain aquifer. Dam El Haouareb built in 1989 now blocking surface runoff, recharge occurs further upstream through the cracked limestone base of the structure. This modification of the hydrological causes a significant loss of water by evaporation and concentrate recharge of the plain at the foot of the dam.The purpose of this thesis work is to identify the recharge mechanisms occurring at the threshold of El Haouareb. Infiltration from the lake was quantified calculating the water budget of the reservoir. The total water budget between 1989 and 2006 was made up by: infiltration 56%, evaporation 24%, abstraction 14% and dam releases 6%. Calculations had been conducted for smaller time scale to allow the quantification of the entries in the aquifer system.The identification of flows passing through the calcareous threshold was conducted by crossing hydrodynamic approaches (signal analysis) and geochemical (profiles and records of electrical conductivity and temperature, major ions, stable isotopes of the water molecule). The comparison of different methods helped to consolidate the results and to overcome the imperfections of some field data in a hydrological and hydrogeological complex context.A basic model and a simplified diagram of the El Haouareb aquifer have been established and allow anticipating the evolution of recharge in the Merguellil catchment under future climatic pressure

Les régions polaires sont particulièrement touchées par le changement climatique actuel, en raison des mécanismes d'amplification qui y opèrent. Les forages de glace en Antarctique et au Groenland sont des témoins précieux des variations paléoclimatiques locales et donnent aussi accès à des informations sur les modifications environnementales des latitudes plus basses. Ce travail de thèse repose sur l'obtention d'informations délivrées par l'air progressivement emprisonné sous forme de bulle lors du processus de transformation de la neige en glace : la composition élémentaire et isotopique de l'air (N2, O2, Ar et Kr) et la concentration en méthane. Nos résultats permettent de progresser sur trois aspects différents mais intimement liés : (i) L'évolution passée de la structure des névés en Antarctique. La mesure des isotopes du krypton sur le forage profond de Dome C (EDC pour EPICA Dome C) nous permet de mettre en évidence qu'une zone convective de l'ordre de 20-50 m a pu se développer dans le névé en période glaciaire. L'étude conjointe des profils isotopiques de l'azote ("15N) mesurés sur les forages EPICA Dronning Maud Land (EDML) et TALDICE suggèrent que l'évolution de la structure du névé des deux sites ne répond plus de manière simple aux changements du taux d'accumulation en surface lorsque celui-ci dépasse un seuil de 5 ±1.5 cm eq. glace an- 1. (ii) La datation des forages glaciologiques. Nous avons exploité le premier enregistrement de "O2/N2 produit entre 300 000 et 800 000 ans sur l'air piégé dans la glace de EDC. Alors qu'il semble délicat d'utiliser ce signal pour construire une nouvelle datation par calage orbital de ce forage, en particulier pour les périodes de faible excentricité, le "O2/N2 se révèle être un outil pertinent pour tester les limites et les incertitudes de la datation actuelle du forage (EDC3). L'utilisation conjointe des isotopes de l'oxygène atmosphérique et du méthane nous permet d'établir une synchronisation des forages de EDML (Antarctique) et de NorthGRIP (Groenland) couvrant le début de la dernière période glaciaire (75 000-123 000 ans) avec une incertitude inférieure à 400 ans. (iii) Cette datation relative nous permet de décrire les variations climatiques rapides au début de la dernière période glaciaire au Groenland et en Antarctique. Nous mettons en évidence une variabilité climatique sub-millénaire superposée à la succession classique des évènements de Dansgaard Oeschger, i.e. des évènements précurseurs aux évènements rapides, des rebonds climatiques en fin d'interstade. Nous démontrons que le mécanisme de bascule bipolaire entre le Groenland et l'Antarctique est également opérationnel à l'échelle sub- millénaire. Une étude multiparamétrique sur le premier événement abrupt enregistré dans la glace de NorthGRIP (DO25) montre que cet événement caractérise la transition entre la dernière période interglaciaire et la mise en place d'une variabilité abrupte couplant les hautes et les basses latitudes. L'ensemble de nos résultats établit un lien étroit entre la dynamique climatique rapide à l'échelle millénaire et les composantes à évolution lente qui imposent l'état de base du système climatique (configuration orbitale, volume des glaces).

Le recours aux hyphomycetes entomopathogenes dans la lutte antiacridienne doit s'appuyer sur des strategies d'application et de selection visant a surmonter les contraintes climatiques qui regnent dans les habitats des criquets. Le travail entrepris a eu pour but de preciser (1) les limites hygrothermiques de l'infection fongique par metarhizium flavoviride chez le criquet pelerin et (2) l'etendue de la variabilite de la tolerance aux conditions climatiques chez 3 especes fongiques pathogenes d'acridiens: beauveria bassiana, metarhizium anisopliae et m. Flavoviride. Les essais pathologiques comparatifs de plusieurs isolats de m. Flavoviride a 29 et 35c et a 33% d'humidite relative (hr), permettent de selectionner l'isolat mf324. A 40c, aucune mortalite par mycose n'est observee, en raison de l'inhibition de la germination. L'effet de l'humidite sur l'infection a ete etudiee de 13% a 100% hr et a 29c, les resultats obtenus montrent que celle-ci n'est pas affectee par les faibles humidites. L'influence du rayonnement sur l'infection a ete demontree au benin. M. Flavoviride s'avere un hyphomycete entomopathogene bien adapte aux zones infestees par le criquet pelerin. La variabilite de la tolerance a la temperature des principales especes d'hyphomycetes infeodees aux criquets et sauteriaux a ete etudiee sur 65 isolats de b. Bassiana, 22 isolats de m. Anisopliae, et 14 isolats de m. Flavoviride. L'analyse des vitesses de croissance radiale a 11 niveaux de temperature, entre 8 et 40c, montre une grande variabilite inter et intra-specifique. Ches les b. Bassiana, la temperature optimale se situe entre 20 et 28c, chez les metarhizium, entre 25 et 32c. La tolerance au rayonnement des spores quiescentes de ces isolats montre que celles des isolats de m. Flavoviride sont les plus resistants. L'optimisation des potentialites des mycoinsecticides dans la lutte antiacridienne passe donc par la selection d'isolats plus tolerants aux conditions semi-arides des biotopes des criquets

A partir d'etudes d'effets de contraintes climatiques simulees sur des sols de statut potassique differencie deux systemes peuvent etre definis: le systeme des sols maintenus humectes ou la liberation/fixation de potassium serait gouverne par un processus unique de diffusion. Suivant le gradient de concentration en potassium entre sol et solution se developpera une liberation ou une fixation. Le systeme des sols ayant subi un stress de dessiccation pour lequel semble se developper deux processus concomitants et independants: 1) une liberation plus forte sur sol pauvre en potassium du fait d'une plus grande fragilite des argiles des sols, deficitaires en potassium, cation structurant; 2) une fixation plus elevee egalement sur sol pauvre en potassium du fait d'un moindre taux de saturation en potassium des sites affines pour ce cation. Les bilans de liberation/fixation sont fonction outre de la dose d'apport et des historiques climatique, cultural et de fertilisation des sols, de l'intensite de la derniere contrainte appliquee. La richesse en potassium des sites interfoliaires dits en biseau est un parametre important a evaluer pour la comprehension de la dynamique du potassium. Il est demontre qu'une culture en serre s'alimente largement et precocement dans le pool du potassium non echangeable a l'acetate d'ammonium. Les quantites extraites par le tetraphenylborate de sodium sont en meilleure adequation avec les prelevements de potassium par une culture. L'effet de stress de dessiccation est enregistre par une culture en serre. Il se traduit par un aplatissement de la courbe de reponse a un apport du fait du developpement des processus de liberation et de fixation, tous deux percus par la plante. La prise en compte des effets de ces differents processus pourrait contribuer a une meilleure modulation du diagnostic de fertilite et du conseil de fertilisation

Située au Nord-Ouest de la Tunisie centrale, le bassin de Foussana du gouvernorat de Kasserine constitue une zone de transition entre la région tellienne pluvieuse au Nord et la région saharienne au Sud. Il est bordé par une série de reliefs de formes et de directions variées. Dans cette région aride à semi-aride, l’eau souterraine représente la principale réserve et ressource de production d’eau. Du point de vue tectonique, le bassin de Foussana est caractérisé par la présence de multiples failles. Les failles de direction NW-SE, dont la plus importante est celle qui s’aligne parallèlement à l’Oued Hatab (Faille de Foussana). Les failles qui bordent le fossé du côté est et du côté Ouest se placent dans la famille directionnelle NW-SE. Les failles de direction NE-SW, dont la plus importante est celle qui borde Jebel Chambi du côté sud, montrent une activité décrochante senestre à composante normale. Les failles de direction EW constituent la troisième famille de fracture ayant contrôlé l’évolution de cette structure effondrée. Le bassin d’effondrement de Foussana formé par le jeu de failles de direction NW-SE constitue une fosse subsidente comblée de dépôts MioPlioQuaternaires à caractère continental et renferment plusieurs niveaux aquifères avec des intercommunications latérales entre les grés miocènes et les niveaux Plio-Quaternaires le long des failles de bordure et par drainance le long de l’axe de la fosse matérialisé par l’oued El Hatab. Le Quaternaire couvre toute la cuvette. Sa constitution varie selon les régions, en bordure, nous retrouvons les éboulis de pente formés de gros éléments de calcaire sub- arrondis, parfois bien cimentés par de l’argile rouge. Ces dépôts laissent la place au centre de la cuvette de l’Oued Hatab à des dépôts plus fins constitués de sol sableux ou argilo - sableux avec une certaine proportion de limon. Dans les régions de bordure, les dépôts du PlioQuaternaire très grossiers sont directement superposés aux grès miocènes. Les aquifères profond du Pliocène (PQ2) et superficiel du Quaternaires (PQ1) sont susceptibles de constituer un aquifère unique, puisque leurs résistivités sont presque semblables, leurs salinités sont voisines, et leurs piézométries sont confondues. Les grès Miocènes varient d’une région à l’autre selon qu’on est dans les zones de bordures ou dans des fosses. Ils sont libres au Nord et au Sud de la plaine séparés par les deux grands accidents tectoniques. Les grès en affleurement sont non seulement plus grossiers mais aussi plus homogènes, ce qui attribue aux aquifères libres une grande perméabilité, contrairement aux aquifères des grès en charge où les alternances fréquentes d’argiles et de marnes réduisent énormément ce paramètre. Cette homogénéité croit également en profondeur. Dans l’optique de caractériser le fonctionnement du système hydrogéologique multicouche et de calculer un bilan hydrologique pour le système aquifère, une méthodologie multi techniques couplant l’ hydrochimie, l’isotopie et l’hydrodynamisme a été déployée. L’analyse détaillée des données hydrochimiques recueillies a mis en évidence la grande variabilité du fond géochimique local, directement fonction de la stratigraphie. Cette complexité stratigraphique induit une vision hydrogéologique complexe de nombreux corps aquifères. L’évolution de la chimie des eaux révèle la prépondérance du phénomène de dissolution des minéraux évaporitiques et la précipitation de la calcite comme principal mécanisme de contrôle de l’hydrochimie devant les phénomènes d’échange de base et par la pollution anthropique induit par la présence des nitrates. En conséquence il n’a pas été possible de déduire de l’hydrochimie des eaux les preuves d’une recharge par drainance ascendante depuis l’aquifère du Miocene vers les aquifères superficiels, bien que la similarité des faciès hydrochimiques tend à consolider l’hypothèse d’une origine unique des eaux, sans toutefois permettre une identification des chemins d’écoulement
The study area lies in the northern part of central Tunisia and extends over about 650 km2. It is located betweenthe rainy Tellian region in the North and the Saharan region in the South. The Foussana Basin is a typical closedinland basin surrounded by high mountains where the precipitation varies over space and time as a result oftopography and seasonality.The main outcrop that marks the watershed of Foussana basin is the quaternary alluvium, which is surrounded byCretaceous reef of deposits covering folds Mountains bounding. The Foussana basin is composed of two aquifers,the PlioQuaternary and the Miocene aquifers. The PlioQuaternary aquifer consists of clayey sand, coarse sand andsandstone deposits. This aquifer is composed of two permeable levels PlioQuaternary Aquifer (PQ1) and PlioceneAquifer (PQ2), which are separated by interbedded sandy marl. The Miocene aquifer consists of sandstone andcoarse sands. This aquifer constitutes an important water source in the study area because of its relativelysignificant thickness and its water quality. It‘s separated to the PlioQuaternary aquifer by a clay layer. The differentaquifers communicate through faults.The groundwater flows occurs from the borders to the center of the basin,i.e. from the surrounding hills to the depression area. The main source of aquifer recharge is infiltration of rainfalland dam water.Groundwater samples with low TDS values, which typically correspond to outcrops of the Miocene aquifer andsome samples of the first PlioQuaternary aquifer PQ1, are typically of SO4-Ca-HCO3-Na water type. In contrast,groundwater samples with high TDS values, most of which were collected in the PlioQuaternary aquifer (PQ1 andPQ2) and groundwater of the Confined Miocene, are typically of SO4-Ca-Na-Mg water type. The main sources ofthe water mineralization in the Foussana basin are the water-rock interaction processes i.e. dissolution ofevaporates and cation-exchange process.The isotopic signatures permit to classify the studied groundwaters into different groups. The PlioQuaternaryaquifer groundwater was classified into two groups. These are the non-evaporated groundwater, which ischaracterized by depleted δ18O and δ2H contents highlighting the importance of modern recharge at higher altitude,and the mixing process with the deep aquifer of the Miocene. The evaporated groundwater that exhibits enrichedstable isotope contents, these enriched values could be related to the evaporation process, which occurs possiblyin the upper part of the unsaturated zone of the PlioQuaternary aquifer (depression area).The Miocene aquifersgroundwaters are classified into two groups. The first group is characterized by relatively depleted isotope contentscorresponding to outcropping Miocene in the border indicating the altitude effect. The second group isdistinguished by relatively depleted contents of stable isotopes corresponding to the confined Miocene reflectinga palaeoclimatic origin. Tritium data permit to identify recent groundwaters originating from a mixture ofcontemporaneous and post-nuclear recharge; and ancient groundwaters deriving from pre-nuclear recharge.Radiocarbon activities decrease from 80 pmc in the recharge area to less than 3 pmc in the confined aquiferproviding ages from present day to 30 000 years BP.In conclusion, a conceptual model has been produced to describe the functioning of the aquifers. The modelling isused as a tool to synthesise the data and the functioning hypothesis. It gives a visualization mean and can put inevidence the aspects, which should be deepened in next works

L'objet de cette etude est de modeliser le fonctionnement des amplificateurs optiques a fibre dopee erbium (afde) en fonction des contraintes liees a l'environnement climatique. Les notions de base de la spectroscopie des ions de terres-rares inseres dans une matrice vitreuse, necessaires pour la modelisation, sont rappelees dans la premiere partie de ce travail, qui decrit egalement le principe de fonctionnement et les applications des afde. La deuxieme partie presente les principaux modeles mathematiques decrivant le fonctionnement des amplificateurs optiques apparus depuis le debut des annees 90. L'objectif est de developper parmi ces modeles celui le plus adapte a notre etude, en y introduisant les effets lies aux contraintes climatiques. Les grandeurs fondamentales qui refletent la structure electronique de l'ion erbium insere dans sa matrice hote sont les sections efficaces d'absorption et d'emission. La troisieme partie decrit des methodes permettant de les mesurer en fonction des contraintes de temperature et d'humidite relative. Les valeurs obtenues permettent de determiner la loi de variation de ces sections efficaces avec la temperature et l'humidite relative, d'introduire cette loi dans le developpement mathematique du modele choisi, afin de modeliser dans la quatrieme partie le fonctionnement des afde en fonction des contraintes climatiques. Une validation experimentale du modele est effectuee. En outre, le comportement des afde est etudie et compare pour deux longueurs d'onde de pompage differentes, ainsi que pour plusieurs types de fibres dopees erbium. Enfin, la dependance en temperature des caracteristiques des amplificateurs a fibre dopee erbium pour une utilisation dans les systemes multicanaux est theoriquement analysee.

Les différences spatiales existant dans les conditions environnementales peuvent favoriser l’apparition de réponses physiologiques plastiques de la part de plusieurs organismes. Ainsi, des environnements divergents, mais stables temporellement, peuvent mener à la création de différences physiologiques intrinsèques chez un organisme. Le but de cette thèse est de déterminer si les populations contigües chez les adultes des moules zébrée et quagga (Dreissena polymorpha et D. bugensis respectivement) dans un environnement où les contraintes sont distribuées sous forme de mosaïque peuvent favoriser l’apparition de traits divergents. Si tel est le cas, nous déterminerons si les différences enregistrées sont plastiques ou sont des ajustements irréversibles. La comparaison entre des masses d’eau du Saint-Laurent contrastées en terme de physico-chimie de l’eau à permis d’identifier des différences en termes d’indice de condition (contenu en glycogène, ratio ARN/ADN, résistance et masse de la coquille). La réponse enregistrée pour les tissus des moules zébrées et quagga sont similaires, cependant la coquille plus légère (mince) des moules quagga semble lui conférer un avantage lorsque les deux espèces coexistent. Les échantillonnage effectués en milieu naturel et en laboratoire ont démontrés que la distribution en amont des moules zébrés est limitée par l’intrusion saline. Cependant, il semble que les individus retrouvés dans la zone où se retrouve l’intrusion saline sont en meilleur condition (masse des tissus mous vs. la taille de la coquille) que ceux échantillonnés en amont dans la section d’eau douce. Afin de déterminer si les différenciations observées entre les populations locales sont de nature plastique ou sont issues de différenciation physiologique irréversible, nous avons effectué des expériences de transfert réciproque entre les moules en provenance des masses d’eau des Grand Lacs et ceux de l’estuaire moyen. Les résultats indiquent que le taux de croissance de la coquille dépend de l’origine de la population, est indépendante du site de transfert. En comparaison, le ratio ARN/ADN, qui représente une mesure à court terme de la condition et de la croissance, est significativement plus élevé pour les moules en provenance de l’estuaire. Dans le milieu fluvial (eau douce) ou les deux espèces coexistent, les moules quagga croissent plus rapidement que les moules zébrées. Ce résultat va de pair avec l’observation du remplacement des moules zébrées par les moules quagga qui s’opère actuellement dans le système des Grand Lacs –fleuve Saint-Laurent. Il semble cependant que les moules quagga ne performent pas aussi bien que les moules zébrées en milieu estuarien. Ainsi, cela suggère que leur influence risque d’être limité aux régions exclusivement d’eau douce, à moins bien sur qu’elle ne puissent s’ajuster physiologiquement comme le font les moules zébrées. La comparaison de la croissance des coquilles entre les périodes estivales et hivernales indique que la période estivale est plus productive. La moule quagga exhibe un taux de croissance supérieur à celui des moules zébrées pour l’été 2002, hiver 2002 et l’hiver 2003 mais cette observation est inversée pour l’été 2003.
Spatial differences in environmental conditions can lead to plastic physiological responses in many organisms. Yet stable but divergent environmental conditions over multiple generations can produce intrinsic local differences in an organism’s physiology. The goal of this research is to determine whether a contiguous population of adult zebra and quagga mussel (Dreissena polymorpha and D. bugensis) in a stable mosaic of environmental constraints has developed divergent traits and if so are they plastic or irreversible adjustments. Comparison among contrasting St. Lawrence River water-masses found population differentiation in condition (tissue glycogen content, RNA/DNA ratio of tissue as well as shell strength and mass. Though the soft tissue responses of zebra and quagga mussels were similar, the lighter shell of the quagga mussels appears to be an advantage where the two species co-occur. Field sampling and laboratory experiments show that the downstream distribution of zebra mussels is constrained by the tidal intrusion of salinity, but counter-intuitively that the animals at this limit were actually in better condition than those upriver. To explore whether the observed population differentiation represents plasticity or alternatively intrinsic local differentiation, reciprocal transplants of adult mussels from the fluvial estuary and the Great Lakes water masses were conducted. Results indicate that shell growth depends on source population, independent of the environment (river source mussels > estuary source mussels). In contrast, RNA/DNA ratio, a short-term measure of tissue condition and growth, was significantly higher for estuary mussels. In the riverine environment where they coexist, quagga mussels grew faster than zebra mussels, supporting observations that they are displacing zebra mussels throughout the Great Lakes – St. Lawrence system. Yet quagga mussels did not perform as well in the estuarine environment suggesting that their influence will be limited to the strictly freshwater unless they can adjust physiologically as zebra mussels did. Comparisons of shell growth between summer and winter transplants indicated that summer is more productive and that quagga mussels grow faster than zebra mussels. Yet the summer growth rates of the two species measured at the same site in consecutive years reversed, indicating both spatial and temporal components to growth and production.

L’évolution climatique actuelle et les changements d’occupation et de gestion des terres sont susceptibles de modifier la dynamique de décomposition des matières organiques des sols et les flux de carbone associés. Les écosystèmes forestiers représentent 40 % du stock de carbone organique des surfaces continentales et constituent ainsi un objet d’étude prioritaire. Localement, le Morvan, zone de moyenne montagne couverte à 45 % par de la forêt, apparaît plus sensible au changement climatique que les plaines qui l’entourent. Dans ce contexte, cette étude a porté sur la dynamique du carbone organique dans les sols forestiers tempérés face au changement climatique. Ces travaux ont été principalement menés sur le site du mont Beuvray, un massif forestier situé au sud du Parc Naturel Régional du Morvan. Un échantillonnage de sols représentant la diversité spatiale du massif pour chacune des essences (Hêtre, Douglas, Sapin pectiné, Epicéa) a été réalisé. La diversité moléculaire des matières organiques a été caractérisée par pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse (Py-GC-MS). Les résultats suggèrent une matière organique plus facilement dégradable dans les sols sous sapin pectiné par rapport à la matière organique des sols sous Douglas. La sensibilité à la température de la respiration des sols a été évaluée par la mesure du paramètre Q10, dont les valeurs varient de 2,3 à 3,0. Une valeur plus élevée pour le hêtre (2,8 ± 0,1) a été observée en comparaison des essences de résineux (2,6 ± 0,1). Ceci indique que les sols sous feuillus pourraient émettre plus de CO2 que les sols sous résineux avec le changement climatique. La variabilité observée de ce paramètre Q10 est principalement expliquée par l’interaction entre la composition moléculaire de la matière organique et l’activité des microorganismes (activités enzymatiques extracellulaires). L’ensemble de ces résultats permettra de mieux évaluer et anticiper l’évolution de la dynamique de la matière organique des sols forestiers de moyenne montagne
Current climate change and shifts in land use and management are likely to alter the dynamics of soil organic matter decomposition and associated carbon fluxes. Forest ecosystems account for 40 % of the organic carbon stock on continental surfaces and are therefore a priority for research. Locally, the Morvan, a mid-mountain region covered by 45% forest, appears to be more sensitive to climate change than the surrounding plains. In this context, this study focused on the dynamics of organic carbon in temperate forest soils in the face of climate change. This work was mainly carried out on the Mont Beuvray site, a forested massif located in the southern part of the Morvan Regional Natural Park. Soil samples representing the spatial diversity of the massif were taken for each tree species (beech, Douglas fir, silver fir, spruce). The molecular diversity of organic matter was characterised by pyrolysis coupled with gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC-MS). The results suggest that organic matter in soils under silver fir is more readily degradable than that in soils under Douglas fir. The temperature sensitivity of soil respiration was assessed by measuring the Q10 parameter, with values ranging from 2.3 to 3.0. A higher value was observed for beech (2.8 ± 0.1) compared to conifers (2.6 ± 0.1). This suggests that with climate change, soils under deciduous species could emit more CO2 than soils under conifers. The observed variability in this Q10 parameter is mainly explained by the interaction between the molecular composition of organic matter and the activity of microorganisms (extracellular enzymatic activities). These results will help to better assess and anticipate changes in the dynamics of organic matter in mid-mountain forest soils

Le drainage agricole est une technique hydraulique employée sur des sols présentant des problèmes temporaires ou permanents d’infiltration des eaux, limitant le ressuyage des sols et induisant des phénomènes de crues dommageables pour les cultures. Cette technique permet de stabiliser les conditions hydriques des parcelles en contrôlant la teneur en eau d’un sol et en l’aérant, le rendant plus exploitable. En France, les parcelles drainées cumulent une surface de plus de 2.7 millions d’hectares, soit pratiquement 10% de la Surface Agricole Utile (SAU). Dès lors, évaluer l’hydrologie future du drainage agricole est un enjeu majeur, particulièrement dans un contexte de changement climatique où la gestion de la ressource en eau devient un enjeu environnemental et sociétal important. A notre connaissance, ce genre d’étude n’a pas été réalisé à ce jour. L’objectif de la thèse a été de dresser un bilan détaillé de l’hydrologie future du drainage agricole français d’ici à l’horizon 2100, sur 22 parcelles décrivant les principales caractéristiques pédoclimatiques des milieux drainés de la métropole. Pour cela, une chaîne de modélisation hydro-climatique a été utilisée pour simuler un ensemble de projections hydrologiques, allant des scénarios climatiques jusqu’à un panel de 17 indicateurs hydrologiques (HIs) spécifiques au drainage agricole. Un ensemble de 30 projections climatiques a été utilisé, réparties selon : (1) trois scénarios climatiques du type Radiative Concentration Pathways (RCPs) ; (2) six modèles de circulation générale (« General Circulation Models » en anglais, GCMs) ; (3) neuf modèles climatiques régionaux (« Regional Climate Models » en anglais, RCMs). Tout d’abord, les travaux ont porté sur l’analyse du modèle hydrologique de drainage SIDRA-RU (SImulation du DRAinage – Réserve Utile), développé pour s’adapter aux conditions pédoclimatiques françaises. Sur le site de La Jaillière jugé caractéristique du drainage français, le modèle SIDRA-RU a montré de très bonnes performances numériques et graphiques. L’analyse de la robustesse temporelle du modèle sur les 22 parcelles a montré que le modèle SIDRA-RU est temporellement robuste, bien qu’avec des performances légèrement plus faibles sur les sols argileux. Par conséquent, SIDRA-RU a été considéré comme fiable pour simuler les projections hydrologiques futures drainage agricole sur la métropole française. Ensuite, nous avons évalué l’impact de l’utilisation de projections climatiques sur la simulation des 17 HIs étudiés dans cette thèse, sur le site de La Jaillière. Les résultats ont montré que l’utilisation des projections climatiques pour forcer le modèle SIDRA-RU sur le temps futur ne généraient pas de biais significatifs sur les indicateurs hydrologiques. L’analyse de la propagation d’incertitude inhérente à la chaîne de modélisation hydro-climatique a révélé que les composantes climatiques (GCMs et RCMs) sont les deux principales sources d’incertitude
Artificially drained soils are soils showing temporary or permanent waterlogging issues generating a fast soil saturation during the wet season. This phenomenon limits natural soil drainage, i.e. the soil's ability to dry out, and often leads to flood events harmful to current crops. Agricultural drainage is a solution partially addressing the problem. This hydraulic technic stabilizes hydric conditions into the soil depth managing the soil water content and increasing its aeration to ensure better crop yields. In France, all artificially drained soils comprise more than 2.7 million ha of arable soils, i.e. close to 10% of all arable land. Consequently, the need for evaluating the evolution French drained soils is crucial, especially in an unstable future context affected by climate change where water resource management will become (has already become) a major environmental and societal issue. To our knowledge, such a study has not yet been carried out. The main purpose of the thesis was to assess as precisely as possible the future French drainage hydrology by 2100 on 22 drained plots reflecting the main pedoclimatic characteristics of the main drained areas of mainland France. A hydro-climatic modelling chain based on a multi-model ensemble approach was used to simulate a set of future hydrological projections from greenhouse gas emission scenarios to a group of 17 hydrological indicators describing the main characteristics of the drainage hydrology. The future climatic conditions were provided by 30 climate projections spread over: (1) three future climate scenarios based on Radiative Concentration Pathways (RCPs); (2) six General Circulation Models (GCMs); (3) nine Regional Climate Models (RCMs). First, the study focused on the analysis of the hydrological drainage model SIDRA-RU (“SImulation du DRAinage – Réserve Utile” in French), model developed to adapt to French pedoclimatic conditions. The SIDRA-RU model showed very good numerical and graphical performances of the La Jaillière site, which was deemed representative of the majority of French drained soils. Then, an analysis of the temporal robustness of the SIDRA-RU model on the 22 drained plots showed the model was temporally robust despite weaker performances on clayey soils. Consequently, the SIDRA-RU was deemed reliable to simulate future hydrological projections over mainland France. Second, we assessed the impact of using climate projections in the SIDRA-RU model on the simulation of the 17 hydrological indicators on the La Jaillière site. Results showed that using climate projections to force the SIDRA-RU model does not significantly bias the hydrological indicators. The uncertainty propagation analysis resulting from the hydro-climatic modelling chain revealed that the climate components, i.e. the GCMs and the RCMs, are the two main sources of uncertainty. Third, the 17 hydrological indicators were simulated on the 22 drained plots from the database to spatially assess the main effects of climate change on French drainage hydrology. Results showed that the expected changes become more important as time goes to 2100 and the future climate scenario is severe. Among the principal changes, there are: (1) intensification of the dry period exposing current crops to an increasing irrigation need; (2) intensification of flood events raising the question of the sustainability of the design of current drainage networks to protect current crops during the wet season. This regime change is common to all the 22 drained plots regardless of soil type or location. Agricultural water quality and agricultural practices in drained areas are also impacted, potentially prompting farmers and decision-makers to adapt their practices to farm productivity and protect the environment. Further analysis is required to detail these latter elements

La mer Méditerranée est un écosystème particulier de par son isolement, sa grande richesse spécifique, son fort taux d'endémisme et les invasions exotiques qui y surviennent. Malgré l'intérêt qui a été porté à la Méditerranée depuis l'Antiquité, aucune étude des patrons de diversité ichtyologique n'a été menée à grande échelle et sur l'ensemble des espèces et n'a proposé de simulations de scénarii face au changement global. Dans ce travail nous avons donc, dans un premier temps, étudié les patrons de la diversité ichtyologique en Méditerranée et leurs déterminants. A cet effet, nous avons construit la première base de données exhaustive concernant les distributions géographiques des 619 espèces de poissons en Méditerranée. Nous avons mené des analyses spatiales afin de déterminer la part relative des contingences historiques, géométriques et environnementales dans l'explication des patrons de diversité. Nous nous sommes intéressés, dans un second temps, aux déterminants du succès de dispersion des espèces exotiques et nous avons évalué la congruence spatiale avec l'ichtyofaune endémique dans un contexte de réchauffement global. Enfin, nous avons modélisé les enveloppes climatiques actuelles des espèces méditerranéennes les plus vulnérables, à savoir les espèces endémiques, et nous les avons projetées selon un scénario de réchauffement global afin d'identifier les espèces gagnantes et perdantes ainsi que les régions qui connaîtront un changement dans les assemblages d'espèces. Nous avons ainsi mis en évidence le rôle des contraintes géométriques ainsi qu'une influence positive de la production primaire et de la température sur la richesse spécifique. Il est aussi apparu que le climat et l'année d'introduction sont les déterminants clés du succès de dispersion des espèces Lessepsiennes. Dans un contexte de réchauffement, nos résultats ont révélé une congruence spatiale croissante entre espèces exotiques et endémiques, et pour ces dernières une modification profonde de leurs assemblages aux horizons 2041-2060 et 2070-2099. Il est apparu que les espèces endémiques sont soumises à une pression biotique exercée par les espèces exotiques et à une pression abiotique exercée par le réchauffement des eaux. Les deux pressions peuvent s'additionner voire entrer en synergie pour augmenter la vulnérabilité des espèces endémiques
Due to its semi-enclosed shape, to its high species richness and high endemism levels and to its invasiveness, the Mediterranean Sea is one of the most particular and critical ecosystems of the world. The Mediterranean has been intensively studied since the Antiquity, yet foundations underlying fish diversity patterns have been overlooked. In this study, as a first step, we studied fish diversity patterns in the Mediterranean and their determinants. Towards this objective, we built the first comprehensive database on the spatial distributions of the 619 Mediterranean fish species. We then carried out spatial analyses in order to assess the relative contribution of historical and geometric contingencies as well as environmental influences in shaping fish biodiversity patterns. In a second step, we analyzed the correlates of dispersal success of exotic species and we assessed the spatial congruence with the endemic ichtyofauna within a global warming context. Finally, we modeled the present climatic envelopes of the most vulnerable Mediterranean fish species, i. E. The endemic species. We used those models to project expected spatial distributions of endemic species according to a global warming scenario in order to identify winner versus loser species as well as areas where a strong species turnover would occur. We showed that geometric constraints, primary production and temperature have an influence on species diversity patterns. It also appeared that the climate and the year of introduction into the Mediterranean are key determinants of the dispersal success of Lessepsian species. Within a global warming context, our results revealed an increasing spatial congruence between endemic and exotic fish faunas and for the latter, deep modifications in their assemblages expected in 2041-2060 and 2070-2099. In sum our results suggest that endemic species undergo a biotic pressure via exotic species and an abiotic pressure via global warming. The additional and potentially the synergetic effect of those pressures is likely to increase endemic species vulnerability

Les zones urbaines sont les principaux lieux de résidence des personnes et sont vulnérables aux conditions météorologiques exaspérantes telles que le stress thermique. Les périodes de vagues de chaleur se reproduisent de plus en plus dans l'atmosphère actuelle, et elles sont connues pour constituer une menace sérieuse et majeure pour la santé des êtres humains partout dans le monde. Les îlots de chaleur urbains et les canicules augmentent les risques thermiques en zone urbaine et la vulnérabilité de la population urbaine. L'augmentation du nombre de vagues de chaleur dans les zones urbaines est devenue une préoccupation importante en raison de ses effets néfastes sur la santé humaine et les activités économiques. L'objectif de ce travail est d'identifier la sensibilité du confort thermique et de leurs variables d'action, la modélisation des contraintes thermiques à l'aide des variables météorologiques les plus influentes, l'identification des facteurs de risque et de mettre en évidence la corrélation des tendances météorologiques et des paramètres influents, les solutions d'atténuation de la chaleur stress et aide mathématique à la prise de décision. Plusieurs techniques d'apprentissage automatique et profond ont été utilisées pour la modélisation dynamique du système du confort thermique. Des résultats optimisés sont obtenus à partir du modèle Gated Recurrent Unit (GRU) qui est utilisé pour le développement d'un outil de simulation web permettant aux habitants d'évaluer leur niveau de confort en fonction des conditions météorologiques. Une carte d'indice de vulnérabilité à la chaleur a été développée pour indiquer la vulnérabilité des occupants en tenant compte de différents aspects dans une ville de taille moyenne tels que la planification, les espaces verts, la densité, l'énergie, la qualité de l'air, les plans d'eau et les épisodes de chaleur extrême. Les résultats obtenus ont mis en évidence que la mauvaise qualité de l'air et les épisodes de chaleur sont interdépendants, ce qui attire l'attention des décideurs à prendre des mesures supplémentaires dans les lieux à haut risque. La surveillance sur le terrain est effectuée à l'aide de capteurs et d'une caméra thermique pour mesurer les variables pertinentes et prendre des mesures pour minimiser les effets du stress thermique. Au final, des méthodes d'aide à la décision multicritères ont été appliquées pour le développement initial d'un outil d'aide à la décision pour la sélection d'interventions de résilience thermique urbaine qui permet une utilisation flexible, dynamique et prédictive pour les concepteurs et les utilisateurs
Urban areas are the prevalent places of residence for people and are vulnerable to exasperating weather conditions such as heat stress. Periods of heat waves are increasingly reoccurring in the current atmosphere, and they are known to pose a serious and major threat to the health of human beings all over the world. Urban heat islands and heat waves increase thermal risks in urban areas and the vulnerability of the urban population. The increase in the number of heat episodes in urban areas has become a significant concern due to its adverse effects on human health and economic activities. The objective of this work is to identify the sensitivity of thermal comfort and their action variables, the modeling of thermal stress using the most influential meteorological variables, the identification of risk factors and highlight the correlation of meteorological trends and influencing parameters, solutions for mitigating heat stress and mathematical support for decision-making. Several machine and deep learning techniques were used for the system dynamic modeling of the thermal comfort. Optimized results are obtained from the Gated Recurrent Unit (GRU) model which is used for the development of a web simulation tool allowing the inhabitants to evaluate their level of comfort according to the weather conditions. A heat vulnerability index map has been developed to indicate the vulnerability of occupants considering different aspects in a medium-sized city such as planning, green space, density, energy, quality air, water bodies and extreme heat events. The obtained results highlighted that poor air quality and heat events are interrelated, which draws the attention for decision-makers to intervene the additional measures in high-risk places. Field monitoring is carried out using sensors and a thermal camera to measure relevant variables and take action to minimize the effects of heat stress. In Last, multi-criteria decision-making methods were applied for the initial development of a decision support tool for the selection of urban heat resilience interventions that allows flexible, dynamic, and predictive use for designers and the users

L'évaluation de la capacité à satisfaire la demande en eau est cruciale pour répondre aux attentes des gestionnaires, notamment en Méditerranée, une région vulnérable pour ce qui est des ressources en eau disponibles et où la demande en eau n'a cessé de croître. Le bassin de l'Hérault (2500 km2, France) est un exemple type de ces changements puisque les écoulements ont fortement diminué depuis les années 1960. Dans ce contexte, les dynamiques d'évolution de la ressource et de la demande en eau ont été analysées dans le passé. Puis, une chaîne de modélisation intégrative a été mise en œuvre sur les 50 dernières années en associant un modèle hydrologique, un modèle de gestion de barrage et l'évaluation de la demande domestique et agricole sur le bassin à travers une reconstitution historique de la base de données d'usages. Cette chaîne a permis d'estimer l'évolution de la fréquence d'années où la demande n'a pas été pleinement satisfaite dans les différentes portions du bassin. Entre 1961 et 2010, la fréquence d'insatisfaction a diminué dans les portions amont de par une déprise agricole et une amélioration du système d'irrigation. Dans la portion aval où les pressions d'usage sont les plus importantes, la diminution des écoulements et la croissance de la demande en eau ont entraîné une baisse de la capacité à satisfaire la demande. L'utilisation de la chaîne de modélisation à l'horizon 2050 a montré que les impacts de la variabilité climatique et d'usages seraient équivalents, mais affecteraient des portions de bassin distinctes. De plus, si les projections concernant l'augmentation de la température annuelle moyenne (+1,2°C) se confirment, les scénarios de mitigation des usages n'amélioreraient pas la capacité de satisfaction de la demande en eau
Assessing water supply capacity is crucial to meet with managers' needs, especially in the Mediterranean, one of the most vulnerable regions considering available water resources and where water demand has been increasing. The Hérault River catchment (2,500 km2, France) is a typical example of these issues as runoff strongly decreased since 1960. In this context, dynamics of water resource and demand evolution were analyzed over the past period. Then an integrated framework was developed over the last 50 years, combining a hydrological and a dam management model, water demand estimation for the domestic and agricultural sectors through a historical water use database reconstitution. This framework assessed the frequency evolution of years when water demand could not be fully supplied at the portion scale. From 1961 to 2010, the unsatisfactory year frequency decreased in upstream portions due to farmland abandonment and renovation of irrigation networks. In the downstream portion where human pressures are the highest, the decrease in runoff and increase in water demand led to a fall of water supply capacity. Runs of the modelling framework at the 2050 horizon showed that the impacts of climate variability and water uses could be equivalent, but should affect different portions. Moreover, if mean annual temperature projections (+1.2°C) are confirmed, water demand mitigation scenarios would not be able to improve water supply capacity

Cette thèse a pour objectif de décrire la diversité actuelle des amibes à thèque sur l'archipel de Kerguelen en fonction du climat et du contexte environnemental et d'en comprendre l'évolution récente des 260 dernières années par une approche paléoenvironnementale couplant observations microscopiques, sédimentologie et géochimie. Situé au niveau du front polaire dans la zone subantarctique, l'archipel de Kerguelen est soumis à des conditions climatiques extrêmes de vent et de précipitations tout en étant préservé des impacts anthropiques directs. Il constitue en cela un environnement naturel idéal pour étudier l'impact des changements climatiques globaux sur l'environnement.Deux campagnes scientifiques sur l'archipel de Kerguelen en 2019, puis en 2021 ont permis de récolter des échantillons de végétaux actuels (essentiellement de bryophytes et d'azorelles), des sols sous-jacents et des carottes de sols, Les échantillons étudiés ont été sélectionnés afin de refléter la diversité géographique et géologique de l'archipel, en termes de pluviométrie (contraste ouest-est), de nature sédimentaire (sol organique, sédiments alluviaux, etc.) et de contexte pétrographique (basaltes - phonolites). Les observations optiques des communautés d'amibes à thèque se développant dans les échantillons de végétaux (101 échantillons) ont permis de constituer une nouvelle base de données des amibes à thèque de l'archipel. Des analyses sédimentologiques et géochimiques (teneur en eau, analyses élémentaires et isotopiques, minéralogie) ont été réalisées en parallèle sur 485 échantillons de sols afin de caractériser les paramètres environnementaux.Ce travail a ainsi permis de mettre à jour et de compléter la base de données de 1981 qui était de 50 espèces avec la description de 107 espèces d'amibes à thèque. Les analyses sédimentologiques des sols ont révélé des différences significatives en termes d'altération entre l'Ouest et l'Est de l'archipel, reflétant des régimes de précipitations contrastés. Cette tendance se retranscrit également dans les assemblages d'amibes à thèque dont la diversité, variable selon le type d'environnement, est bien plus importante à l'Ouest. Le couplage de ces différentes observations a permis de mettre en évidence les affinités écologiques de certaines espèces avec des environnements spécifiques, qui dépendent principalement de la teneur en eau du sédiment, du type d'environnement et de la végétation, permettant ainsi de définir des espèces indicatrices. L'utilisation de cette approche pour reconstituer les paléoenvironnements récents à partir des différentes carottes de sols a permis de mettre en évidence des évolutions locales de l'environnement, qui pourraient être attribuables au changement climatique récent. Cette étude démontre la pertinence des amibes à thèque non seulement comme indicateur environnemental mais également pour retracer l'évolution récente des conditions paléo-environnementales sous contrainte climatique
The objective of this PhD is to describe the current diversity of testate amoebae on the Kerguelen archipelago depending on climate and environmental context and to understand the recent evolution of the last 260 years by a paleoenvironmental approach combining microscopic observations, sedimentology and geochemistry. Located at the polar front in the sub-Antarctic zone, the Kerguelen archipelago is subject to extreme wind and precipitation conditions while being preserved from direct anthropic impacts. This makes it an ideal natural environment to study the impact of global climate change on the environment.Two scientific campaigns on the Kerguelen archipelago in 2019 and 2021 have allowed us to collect samples of current plants (mainly bryophytes and azorelles), underlying soils and soil cores. The samples studied were selected to reflect the geographical and geological diversity of the archipelago, in terms of rainfall (west-east contrast), sedimentary nature (organic soil, alluvial sediments, etc.. ) and petrographic context (basalts - phonolites). Optical observations of the testate amoebae communities growing in the plant samples (101 samples) have allowed us to build a new database of testate amoebae in the archipelago. Sedimentological and geochemical analyses (water content, elemental and isotopic analyses, mineralogy) were carried out in parallel on 485 soil samples in order to characterize the environmental parameters.This work has allowed to update and complete the 1981 database of 50 species with the description of 107 species of testate amoebae. Sedimentological analyses of soils revealed significant differences in terms of weathering between the western and eastern parts of the archipelago, reflecting contrasting rainfall patterns. This trend is also reflected in the testate amoebae assemblages whose diversity, variable according to the type of environment, is much greater in the west. The coupling of these different observations has made it possible to highlight the ecological affinities of certain species with specific environments, which depend mainly on the water content of the sediment, the type of environment and the vegetation, thus allowing the definition of indicator species. The use of this approach to reconstruct recent paleoenvironments from the different soil cores has allowed us to highlight local changes in the environment, which could be attributable to recent climate change. This study demonstrates the relevance of testate amoebae not only as an environmental indicator but also for tracing the recent evolution of paleoenvironmental conditions under climatic constraints

L’Approche TolerableWindows (TWA) est un cadre analytique développé pour étudier les modèles de changements climatiques et pour faciliter le choix des contraintes climatiques. Ce travail contribue à cette approche en introduisant de nouveaux outils de mesure développés dans le cadre de la Théorie de la Viabilité. Pour chaque ensemble de contraintes climatiques K donné, on détermine l’ensemble de toutes les situations climatiques initiales viables x. On entend par situations climatiques initiales viables x celles pour lesquelles il existe au moins une politique d’émission de carbone possible qui empêche l’évolution climatique future - d’état initial x - de transgresser K. L’ensemble des situations climatiques initiales viables x est appelé noyau de viabilité de K. Le concept de noyau de viabilité de K est la pierre angulaire de la méthodologie présentée dans cette étude. La connaissance du noyau de viabilité permet précisément de déduire des mécanismes de régulation qui fournissent, à chaque instant et pour chaque état d’évolution climatique, l’ensemble des politiques d’émissions viables de dioxyde de carbone. Ayant pour objectif de définir des indicateurs appropriés dans un contexte du changement climatique, nous cherchons à mesurer les conséquences de la situation climatique actuelle et à valider le choix des seuils définissant les contraintes climatiques. Les conséquences climatiques peuvent être mesurées en termes de température moyenne globale maximale ou de concentration anthropogène maximale de CO2, ou bien encore en fonction de leurs variations maximales respectives. L’évaluation numérique de ces indicateurs est obtenue grâce à des résultats caractérisant leurs propres étés mathématiques dans le cadre de la Théorie de la Viabilité. Pour cela il a été nécessaire d’étendre l’algorithme de viabilité au cas où le contrôle dépend de l’état; Nous essayons d’abord de répondre à la question suivante : Etant donné un ensemble de contraintes climatiques K et une situation climatique initiale x, existe-t-il une politique d’émission de carbone viable qui garantisse le respect des contraintes climatiques K dans le futur ? Pour un ensemble de contraintes climatiques donné, il peut ne pas exister de politique d’émission de carbone viable. Nous cherchons alors une famille de contraintes climatiques possibles Kl pour lesquelles une politique d’émission de carbone viable existe. Nous l’obtenons à partir d’une paramétrisation des contraintes climatiques K et d’une fonction d’évaluation appropriée. Ce travail n’a pas pour objet de définir une quelconque méthode de prévision de l’évolution climatique. Il vise uniquement à construire, à l’aide des ressources offertes par la Théorie de la Viabilité et par l’analyse numérique multivoque, des outils mathématiques appropriés à l’aide de la décision et d’en évaluer la pertinence en les appliquant aux modèles proposés par les spécialistes de l’étude des impacts climatiques. En particulier ces outils mathématiques visent à éclairer tout décideur ayant à justifier un choix approprié et réalisable des contraintes climatiques futures
The Tolerable Windows Approach (TWA) is an analytical framework developed for studying climate change models and to facilitate the choice of climate guardrails (constraints). We intend to give our contribution to this approach by developing new measurement tools in the Viability Theory framework. For a given climate guardrail set K, we determine the set of all initial climate situations x viable in K. Viable climate situations x in K are those for which there exists at least one carbon emission policy preventing the future climate evolution starting from x, from transgressing K. The set of such viable climate situations x is called the Viability Kernel of K. The viability kernel concept is the cornerstone of the methodology presented in this study. We highlight the fact that this thesis is not devoted to climate forecasting. It only aims at designing, with the help of resources from Viability Theory and from Numerical Set-Valued Analysis, appropriate mathematical tools to help decision making. This is achieved by applying them to the climate model proposed by the experts in the climate impact studies so their pertinence can be evaluated. In particular these tools are developed to highlight decision makers to justify one appropriate and feasible choice of future climate guardrails

Nous nous proposons dans cette thèse d'étudier les interactions entre politiques climatiques et budgétaires, dans un cadre unifié tenant compte de la dynamique de l'endettement des États, des arbitrages intergénérationnels, et de l'existence de disparités sectorielles. Dans un premier temps, nous identifions les enjeux autour de la réussite d'une réforme fiscale environnementale et les conditions structurelles influençant le succès d'une telle réforme. Une approche de la problématique au travers d'un exercice de modélisation nous permet par la suite de traiter des impacts intergénérationnels et sectoriels de différents designs de réformes fiscales environnementales dans le cas français. Il apparaît en particulier que la taxation de l'énergie finale en tant que facteur de production intermédiaire, associée à une réduction des charges fiscales pesant sur le travail permet de limiter relativement plus les coûts associés à la politique climatique. Enfin, dans une dernière partie nous nous intéressons plus spécifiquement au secteur électrique, et aux conséquences de différents scénarios de politiques climatiques et budgétaires en termes de coûts de production pour ce secteur. Nous montrons que si les tensions sur les finances publiques ne se résorbent pas, la hausse du coût de financement pourrait être défavorable au renouvellement du parc électrique en faveur de technologies décarbonées telles que les ENR. Ainsi, au travers d'approches macro-économique et sectorielle, ces travaux de thèse permettent d'illustrer l'arbitrage auquel les gouvernements pourraient être confrontés quant au mode de recyclage des recettes fiscales vertes retenu dans la politique climatique.

Le climat affecte entre autre la phénologie, l’aire de distribution, le comportement et la physiologie des espèces. Le changement climatique a donc des répercussions sur chacun de ces facteurs. L’augmentation globale des températures prévue d’ici 2100 pourrait profondément modifier la biodiversité de l’échelle des espèces jusqu’à celle des écosystèmes. Les ectothermes, et en particulier les reptiles ovipares à détermination du sexe sensible à la température, font partie des organismes susceptibles d’être les plus vulnérables au réchauffement du climat puisque quasiment tous leurs traits d’histoire de vie dépendent de la température. L’origine et le maintien de ce mécanisme de détermination du sexe, pouvant conduire à un sex ratio fortement biaisé à l’échelle d’une population, reste une énigme pour les écologues. Parmi les nombreuses questions soulevées par la présence de ce mécanisme de détermination du sexe, la signification adaptative, s’il y en a une, de ce mécanisme est cruciale.Ce mécanisme de détermination du sexe rend-il les espèces plus vulnérables dans le contexte actuel du changement du climat ? Plusieurs hypothèses évolutives ont été proposées et des modèles de dynamique des populations sont disponibles pour répondre à ces questions. Cependant, prédire le sex ratio primaire en conditions naturelles, c’est-à-dire le sex ratio des nouveaux nés, reste un défi majeur à l’heure actuel. Ce manuscrit vise à apporter de nouveaux outils méthodologiques afin de correctement prédire le sex ratio d’une ponte en fonction de la température ressentie par les embryons au cours de l’incubation. Les tortues marines,quasiment toutes menacées, sont des espèces migratrices présentant toute ce mécanisme de détermination du sexe.Chez ces espèces, la phénologie des pontes est aussi sensible à la température du milieu. Ce type de plasticité phénotypique est probablement la stratégie la plus efficace pour pallier à un changement rapide du climat. Ce manuscrit apporte quelques éléments de réponse quant au potentiel adaptatif des tortues marines face au réchauffement climatique avec l’exemple de plusieurs populations de tortues Caouanne (Caretta caretta)
Climate affects, among other things, species’phenology, distribution range, behavior and physiology.Climate change thus impacts each of these factors. Global warming expected by 2100 might profoundly modify biodiversity from species to ecosystems. Ectotherms, and in particular oviparous reptiles with temperature dependent sex determination, are thought to be among the most vulnerable in the face of global warming because virtually all their life history traits depend on temperature.The origin and the persistence of temperature-dependent sex determination, which could lead to heavily biased population sex ratios, is still an enigma for ecologists. Among numerous issues related to this sex determining mechanism, understanding its adaptive significance, if there is one, is crucial. At another level, does this sex determining mechanism make species more vulnerable in the context of contemporary climate change ? Several evolutionary hypotheses have been proposed and population dynamic models are available to address these issues. However, predicting primary sex ratio, i.e., the sex ratio of hatchlings, in natural conditions currently remainsa challenge. This manuscript aims to bring new methodological tools to properly predict sex ratio of aclutch depending on temperature experienced by embryosthroughout incubation. Marine turtles, almost all being threatened, are migratory species that all exhibit this sex determining mechanism. For those species, nesting phenology is also sensitive to environmental temperature.This type of phenotypic plasticity is probably the most efficient strategy to keep up with rapid climate change.This manuscript provides some elements for understanding the adaptive potential of sea turtles in the face of global warming with the example of several)

Les chutes de pierres et de blocs posent des problèmes de gestion du territoire dans les zones montagneuses. Or la caractérisation temporelle du risque de rupture dans les massifs rocheux passe par la description de la cinétique des phénomènes d'altération. Dans le cas des falaises de calcaire en région montagneuse, on peut estimer que le processus prépondérant d'altération est la propagation de la fissuration sous l'effet des cycles de gel-dégel. Ce mécanisme de rupture par le gel a été reproduit en laboratoire sur des éprouvettes entaillées. Les différentes expérimentations ont permis d'établir un modèle de la contrainte générée par le gel. L'allure de la contrainte, le long de la paroi d'une fissure, présente un maximum qui, avec le temps, se propage en profondeur jusqu'à une valeur-limite apparemment intrinsèquement liée au matériau. En fait la contrainte générée est le résultat de l'équilibre entre la pression de confinement induite par la progression du front de glace en profondeur dans la fissure et les pertes d'eau dans le réseau poreux de la roche environnante. Elle est donc fortement dépendante de la géométrie de la fissure et des caractéristiques du réseau poreux de la roche. Le facteur d'intensité de contrainte en fond de fissure correspondant au modèle de contraintes établi a été analytiquement estimé. Il est conforme à la possibilité d'initiation de la rupture selon le principe de la mécanique de la rupture. Des observations microscopiques effectuées au cours des cycles de gel-dégel ont mis en évidence une rupture progressive et hétérogène des calcaires. La propagation des fissures observée a fait l'objet d'une simulation numérique aux résultats encourageants. Cette étude a permis de donner des éléments-clé pouvant servir à l'élaboration d'une méthode de prévision de détachement d'un bloc rocheux soumis à l'alternance de périodes de gel et de dégel.

La vulnérabilité est le degré de stress ou de perturbation qu’un système humain et environnemental est capable de supporter avant d’être endommagé. Au cours des dernières années, c’est devenu un sujet central de l’étude du changement global (incluant le changement climatique), et l’évaluation de la vulnérabilité des agro-écosystèmes aux changements climatiques s’inscrit en effet dans les axes prioritaires de l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA). La littérature sur le changement climatique contient de nombreuses explications de la vulnérabilité, basée sur la notion de sensibilité et faisant éventuellement appel à des idées plus complexes, depuis la prise en compte de l’exposition jusqu’aux impacts résiduels du changement climatique après mise en place de mesures d’adaptation. Dans le cadre des activités de l’Unité de Recherche sur les Ecosystèmes Prairiaux (UREP), l’intérêt porte sur la vulnérabilité des systèmes prairiaux et d’élevage face aux risques de réduction de la production laitière et herbagère, ainsi que la problématique de l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre qui accompagne la production des services d’un écosystème prairial.Compte-tenu du fait que l’analyse de vulnérabilité s’apparente à une forme d’analyse de sensibilité et de la cascade d’incertitudes lors des évaluations des impacts du changement climatique, un grand nombre de simulations sont nécessaires. Dans ce cadre, afin de réduire le temps d’attente utilisateur, la conception d’un plan expérimental approprié est nécessaire, ainsi que l’utilisation du calcul à haute performance. De plus, l’analyse de vulnérabilité peut se composer de nombreuses étapes parmi lesquelles on trouve la conception (choix du modèle agro-écologique, des variables d’intérêt, des scénarii et des seuils de référence, la distribution des paramètres, …), la génération de plans expérimentaux, la création de surfaces de réponse, le calcul de métriques (par exemple des indices de vulnérabilité) et l’optimisation (à travers la conception et l’évaluation de mesures d’adaptation) de la vulnérabilité. À notre connaissance, aucun outil spécifique n’a été conçu ou validé dans le but de faciliter l’exécution de la majeure partie des tâches énoncées précédemment. Ainsi, la problématique de cette thèse a été de proposer une méthode générique pour la réalisation d’une analyse de vulnérabilité sous changement climatique. Le travail réalisé dans cette thèse a donc commencé par une révision du concept de vulnérabilité et la proposition d’une démarche générique, en s’appuyant sur une synthèse critique des notions de l’état de l’art. Ensuite, avec une approche d’Ingénierie Dirigée par les Modèles, nous avons conçu un outil informatique pour l’analyse de vulnérabilité. Cet outil, implémenté avec le cadriciel Eclipse Modeling Framework (EMF),est générique, modulaire et permet la distribution et l’interprétation des simulations. Enfin,des exemples applicatifs d’analyse de vulnérabilité au changement climatique ont été réalisés à l’aide des solutions proposées précédemment. Cette démarche s’est notamment appuyée sur l’utilisation du modèle biogéochimique d’écosystème prairial PaSim ([Riedo et al., 1998], [Vuichard 2007a], [Graux 2011])
Vulnerability is the degree to which human or environmental systems are likely toexperience harm due to a perturbation or a stress. In the last years, it has become a centralfocus of the global change (including climate change). Assessing the vulnerability of agroecosystemsto climate change is one of the priority areas of the French National Institute ofAgronomic Research (INRA). The climate change literature contains many explanations ofvulnerability, stemming from the notion of sensitivity to more complex ideas, yet takinginto account the exposure history of the system up to residual impacts of climate changeafter adaptation. In the framework of the activities of the INRA’s Grassland EcosystemResearch Unit (UREP) of Clermont-Ferrand, interest is on vulnerability of grassland andlivestock systems against the risk of reduced milk and forage production, and against theproblem of increased greenhouse gas emissions that comes with the production ofgrassland ecosystem services.Vulnerability assessment has similarities with sensitivity analysis and is based onsimulations of the target system, forced to respond to the changes of stress factors. Due tothe cascade of uncertainties in climate change impacts assessment, a large number ofsimulations are necessary. In this context, the need to reduce user waiting time calls for theconception of an appropriate experimental plan, as well as the use of high performancecomputing. Moreover, vulnerability assessment may consist of many steps, such asdesigning the experiment (choice of agro-ecological model, variables of interest, scenarios,reference thresholds, parameters distribution …), designing of the experimental plans,regressing response surfaces, computing metrics (e.g. vulnerability indices) and optimizingvulnerability (through designing and evaluating adaptation measures). To our knowledge,no specific tool has been built or validated, in order to facilitate the implementation ofmost of these tasks. Thus, the goal of this thesis was to propose a generic method toperform a comprehensive vulnerability analysis to climate change. The work in this thesishas begun with a review of the concept of vulnerability and the proposal of a genericapproach, based on a critical synthesis of the state of the art. Then, with a Model DrivenEngineering approach, we have developed a computer tool for vulnerability analysis. Thistool, implemented with the modelling framework Eclipse Modeling Framework (EMF) isgeneric, modular and allows the distribution and interpretation of simulation results.Finally, application examples of climate change vulnerability assessment were achievedwith the previously proposed solutions. This approach relied, in particular, on the use ofthe grassland ecosystem biogeochemical model PaSim ([Riedo et al., 1998], [Vuichard2007a], [Graux 2011])

Le système racinaire, lien essentiel entre la plante et le sol quoi qu'essentiellement invisible, reste encore aujourd'hui peu étudié dans son ensemble. Les plantes étant ancrées au sol via leur système racinaire, leurs facultés d'adaptation et de survie sont donc très dépendantes de leurs capacités à savoir tirer profit de l'espace qui les entoure, notamment par l'intermédiaire de leur système racinaire. Certains arbres font néanmoins partie des plus grands et plus anciens êtres vivants de la planète, preuve s'il en est de leur capacité d'adaptation au milieu dans lequel ils poussent et aux changements environnementaux pouvant survenir dans le temps. Dans le cas des plantations, les contraintes anthropiques imposées se heurtent parfois aux limites de cette formidable capacité d'adaptation. Les travaux développés dans la première partie de cette thèse font l'objet de deux articles publiés et se concentrent sur une revue bibliographique des connaissances sur l'enracinement profond. Le rôle vital du système racinaire pour la plante est ainsi mis en avant ainsi que ses fonctions dans le continuum sol-plante-atmosphère. Son rôle essentiel, souvent sous-estimé dans le stockage du carbone, est également abordé. Les différentes techniques permettant d'accéder aux systèmes racinaires in situ sont passées en revue et nous présentons la technique du puits d'accès que nous avons utilisé pour observer les racines jusqu'à 5 mètres de profondeur. Nous avons également développé nos propres outils de prise de vue par l'intermédiaire de scanner à plat ainsi qu'un outil d'analyse d'images ( IJ_Rizo) aujourd'hui disponible en ligne.Dans la deuxième partie du mémoire, nous nous consacrons à l'étude du système racinaire de l'hévéa adulte (Hevea brasiliensis) dans le nord-est de la Thaïlande. Premier producteur mondial de caoutchouc naturel, la Thaïlande a fortement développé ses plantations d'hévéas allant jusqu'à étendre son exploitation au-delà de sa zone climatique naturelle, dans des zones à fortes contraintes hydriques. Dans ce contexte, nous avons étudié la saisonnalité et la dynamique des racines fines pendant trois ans ainsi que leur contribution au cycle du carbone. Nous avons pu mettre en évidence la continuité de la dynamique racinaire indépendamment des périodes de défoliation mais en lien avec la saisonnalité de la pluviométrie. Nous avons également pu caractériser la faible différenciation de la dynamique racinaire de 0 à 4,5 mètres de profondeur dans un tel contexte. La troisième partie de la thèse concerne l'étude du teck (tectona grandis), espèce endémique d'Asie du Sud-Est, et notamment du Laos dans la région de Luang Prabang. Le développement de sa culture sous forme de plantations mono-spécifiques se poursuit depuis les années 80. En appliquant la technique d'exclusion de pluie pendant 2 ans sur des arbres d'une plantation d'une vingtaine d'années, nous avons observé l'influence du régime de précipitations sur l'enracinement. Un arrêt pratiquement total de croissance des racines en surface et en profondeur a ainsi été mis en évidence. Nous concluons, dans le cas d'espèces à une forte dépendance à la ressource en eau de surface, à un impact direct sur l'état physiologique et une stagnation de la croissance des troncs. Certains individus ont démontré une capacité d'adaptation en modifiant leur cycle de foliation / défoliation accompagné d'une reprise de la croissance des troncs lors de la deuxième année du régime de sécheresse imposé. Nous avons également démontré l'importance de l'enracinement fin pour le stockage du carbone qui, dans ce contexte, représente plus de 45 % du carbone total, soit environ le double des données publiées dans la littérature.Les données obtenues pour les espèces étudiées dans ce mémoire pourront être utilisées pour la modélisation de scenarios simulant le changement climatique et le changement d'usage des terres
The root system is essential but essentially invisible. Plants are anchored to the soil through their root system; their adaptation and survival abilities are highly dependent on their ability to learn to take advantage of the space that surrounds them. Certain trees are nevertheless some of the largest and oldest living species on the planet- evidence of their ability to adapt to changes in their environment. Within managed anthropogenic constraints, particular species are vulnerable. It is clear that a wide range of parameters are likely to influence the root system and its operation, which offers many entry points to improve our understanding of a root's capacity for expansion, its dynamics, its role within the plant itself and within the soil plant atmosphere continuum. Available data on the extent and dynamics of plant roots includes several thousand references. However, the vast majority of these observations were made within the first meter of the soil profile. Data acquisition for the fine and/or deep roots is currently limited by constraints of time and financial resources. To overcome this lack of information, while trying to assess root dynamics under different environmental conditions, many models have been developed. However, it is still difficult to describe the complexity of root development in the community and to integrate its "plasticity".To understand such a complex environment, we must work toward establishing a definition of objectives and the tools necessary to develop and implement them. The work developed in the first part of this thesis is the subject of two articles and focuses on a literature review about deep roots. The vital role of the root system for the plant is well highlighted, as is its impact as a link within the atmosphere. We discuss the role of deep roots in carbon storage, which is critical and often underestimated. The different techniques for accessing the root systems in situ are also considered, and we present our access technique for observing the roots down to depths of five meters. We have also developed tools for shooting through a flatbed scanner and image analysis ( IJ_Rizo ) now available online.In the second part of the thesis, we focus on the study of root systems of adult rubber trees (Hevea brasiliensis L. RRIM 600) in the northeast of Thailand. Thailand has greatly expanded its acreage to extend its operations beyond its natural climate zone, into areas of high water stress. In this context, we studied the seasonality and dynamics of fine roots for three years and their contribution to the carbon cycle. We were able to highlight the continuity of root dynamics during independent periods of defoliation, yet link these to the seasonality of rainfall. We were also able to characterize the low differentiation of root dynamics at 0 to 4.5 m of depth in this context.The third part of the thesis concerns the study of teak particular to the region of Luang Prabang, Laos. By applying the rain exclusion technique for 2 years on a plantation of twenty-year-old trees, we observed the influence of precipitation patterns. During the period of water stress, an almost total cessation of root growth, at the surface and significant depths, has been highlighted. We conclude that in the case of species with a high dependence on water resources there is a direct impact on the physiological state and stagnated trunk growth. Some individuals have demonstrated an ability to adapt by changing their foliation/defoliation cycle, accompanied by a resumption of trunk growth during the second year of imposed drought. We also demonstrated the importance of rooting as a means of carbon storage, which in this context represents more than 45% of total carbon- roughly double the amount published in other literature .The data obtained for the species studied in this paper can be used for modelling scenarios simulating climate change and changing land use

Les chutes de pierres et de blocs posent des problèmes de gestion du territoire dans les zones montagneuses. Or la caractérisation temporelle du risque de rupture dans les massifs rocheux passe par la description de la cinétique des phénomènes d’altération. Dans le cas des falaises de calcaire en région montagneuse, on peut estimer que le processus prépondérant d’altération est la propagation de la fissuration sous l’effet des cycles de gel-dégel. Ce mécanisme de rupture par le gel a été reproduit en laboratoire sur des éprouvettes entaillées. Les différentes expérimentations ont permis d’établir un modèle de la contrainte générée par le gel. L’allure de la contrainte, le long de la paroi d’une fissure, présente un maximum qui, avec le temps, se propage en profondeur jusqu’à une valeur-limite apparemment intrinsèquement liée au matériau. En fait la contrainte générée est le résultat de l’équilibre entre la pression de confinement induite par la progression du front de glace en profondeur dans la fissure et les pertes d’eau dans le réseau poreux de la roche environnante. Elle est donc fortement dépendante de la géométrie de la fissure et des caractéristiques du réseau poreux de la roche. Le facteur d’intensité de contrainte en fond de fissure correspondant au modèle de contraintes établi a été analytiquement estimé. Il est conforme à la possibilité d’initiation de la rupture selon le principe de la mécanique de la rupture. Des observations microscopiques effectuées au cours des cycles de gel-dégel ont mis en évidence une rupture progressive et hétérogène des calcaires. La propagation des fissures observée a fait l’objet d’une simulation numérique aux résultats encourageants. Cette étude a permis de donner des éléments-clé pouvant servir à l’élaboration d’une méthode de prévision de détachement d’un bloc rocheux soumis à l’alternance de périodes de gel et de dégel
Stone and rock falls bring about problems related to land management in mountainous areas. Yet, the temporal assessment of the risk of rupture in blocks requires a kinetic description of weathering phenomenon. In the case of limestone cliffs in mountainous areas, it can be estimated that the dominant weathering process lies in cracks propagation due to freezingthawing cycles. This freezing-thawing mechanism within a rock matrix was reproduced in laboratory experiments with notched specimens. Experimental results allowed us to establish a model for the stresses due to frost. This stress model, along a crack inner wall, exhibits a maximum, which spreads more and more deeply along with spending time, until a limit, which is intrinsic to the material. Actually, the generated stress results as a balance between the confining pressure induced by the ice front spreading deeply in the crack and the water leakage in the porosity network in the vicinity of the crack. It is thus strongly dependent on the crack geometry and on the porous network features of the rock. An analytical assessment of the stress intensity factor at the crack bottom, by using the model established for the stress, was carried out. It matches the possibility to initiate a rupture according to linear failure mechanics laws. Microscopic observations of the crack evolution throughout the freezingthawing cycles show a progressive and heterogeneous rupture of the limestone. The crack propagation was simulated numerically. This simulation gave encouraging results, as it brought up to light key-elements which could be used to establish a predictive model for the failure of a rock mass subject to freezing-thawing cycles

Cette thèse en économie de l'énergie et de l'environnement étend le modèle de Hotelling du type exploration-extraction avec contraintes géologiques d’Okullo, Reynes et Hofkes (2015), afin de prendre en compte des trajectoires en forme de cloche pour l’ajout de réserves empiriquement observées par Laherrère (2003). Le modèle LOGIMA proposé (Images à Long terme sur le Pétrole et le Gaz) explique qu’elles sont la conséquence de « sweet spots » géologiques : des zones privilégiées où la concentration d’hydrocarbures est la plus élevée. Le modèle LOGIMA a été calibré sur une base de données issues couvrant les sept principaux bassins de pétrole et de gaz non-conventionnels du pays. Les résultats indiquent que la nécessité d’apprentissage par la pratique pour découvrir l’emplacement des sweet spots conduit à une mise en œuvre d’un effort d’exploration également en forme de cloche, ce qui permet de réduire le risque des activités d’exploration. Par conséquent, la réponse en termes des volumes offerts par les producteurs à des chocs sur les prix dévient fonction de l’ensemble des ressources mondiales antérieurement découvertes. Ensuite, nous appliquons le modèle LOGIMA pour étudier l’impact causé par l’offre de pétrole et de gaz naturel « non-conventionnels » aux États-Unis, sur les efforts mondiaux d’atténuation du changement climatique. Nous y parvenons en associant les scénarios à long-terme générés par LOGIMA avec le modèle d’évaluation intégrée, IMACLIM-R. Cette étude analyse comment des différentes cibles de prix de pétrole affecteraient son offre aux États-Unis. Nous estimons cette interaction au moyen de trois cadres de politiques en matière de climat : le cadre « business as usual » (BAU), les contributions décidées à l’échelle nationale (NDC) et les scénarios de 2°C (2DS). Les résultats de l’exercice indiquent que les approvisionnements non-conventionnels sont fortement susceptibles d’affecter les marchés énergétiques mondiaux, mais leur impact sur les émissions mondiales de gaz à effet de serre serait limité, car les différents effets déclenchés dans des différents secteurs viendraient les équilibrer approximativement
This thesis in energy and environmental economics extends the geological Hotelling-type extraction-exploration model from Okullo, Reynes and Hofkes (2015) in order to account for the bell-shaped reserve additions that were empirically observed by Laherrère (2003). The proposed model explains them as the result of geological “sweet spots”: premium areas within geological formations where the concentration of hydrocarbons is highest. The proposed theoretical formulation was programmed into the mathematical model LOGIMA – “Long-term Oil and Gas Images” – and calibrated on data covering the seven main unconventional oil and gas plays in the United States. Results indicate the need to learn the location of sweet spots through trial and error drillings leads to schedules of exploratory effort that allow the optimal “de-risking” of exploratory activities. As a result, the optimal response of producers to price shocks becomes contingent on the prevailing level of cumulative discoveries.We apply LOGIMA to investigate the impact, caused by the recent advent of large-scale supplies of unconventional oil and gas, in the United States, on the ongoing efforts to mitigate climate change. We do so by soft coupling long-term scenarios from LOGIMA with the integrated assessment model, IMACLIM-R, a recursive, computable general equilibrium model of integrated global energy, economy and environment systems. We analyze how different price targets, potentially pursued by the Organization of Petroleum Exporting Countries (OPEC), would affect supplies of unconventional oil and gas from the United States. We control this interplay under three climate policy frameworks: business as usual (BAU), nationally determined contributions (NDCs) and 2°C scenario (2DS). The results of the exercise show that, despite having a significant potential to affect global energy markets, unconventional oil and gas supplies would have a limited potential to affect global cumulative greenhouse gas emissions to 2040, as the different effects triggered in different sectors approximately balanced each other out

Les préoccupations actuelles sur le réchauffement climatique et la déplétion des ressources fossiles exigent une mutation basée sur le développement durable. Ainsi, afin de garder nos acquis en termes de mobilité, il est extrêmement important de trouver des solutions de propulsion propres et efficaces. C'est pourquoi, la conception optimale systémique des chaînes de traction électrique est un enjeu majeur.

La thèse présente une méthodologie rationnelle pour la conception optimale systémique appliquée à la conception des chaînes de traction électrique. La méthodologie est générale et se base sur l'optimisation sous contraintes. Elle intègre l'utilisation de différents niveaux de granularité au sein du modèle de conception. Une interface a été développée afin d'appliquer aisément cette méthodologie à des cas pratiques variés. Deux objectifs ont été traités, le premier concerne la définition des cahiers des charges des composants, le deuxième concerne la conception détaillée d'un composant de la chaîne de traction en prenant en compte l'ensemble du système. Ces applications mettent en évidence les avantages de la méthodologie proposée et l'importance de l'approche systémique.