Teses / dissertações: "Bilan des émissions de gaz à effet de serre – Afrique"

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Mostefaoui, Mounia. "Assessment of the three main anthropogenic greenhouse gases emissions and removals by bottom-up and top-down methods : a main tool for the evaluation of the respect of the Paris Climate Accords. A case study over Africa". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS460.

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Resumo:

Depuis la deuxième moitié du XXème siècle, l’augmentation de la concentration des trois principaux gaz à effet de serre (GES) : le Dioxyde de Carbone (CO2), le Méthane (CH4) et le Protoxyde d’Azote (N2O) du fait des activités humaines a clairement été identifiée par la communauté scientifique comme la principale cause du récent forçage radiatif affectant l’équilibre des processus énergétiques du système terrestre. Ces perturbations anthropiques ont entre autres conséquences, une augmentation de la température annuelle moyenne globale à la surface de la Terre. Étant donné que les GES sont bien mélangés dans l’atmosphère, et du fait de la complexité des différents processus du transport atmosphérique, les conséquences du forçage radiatif anthropique induit par les principales zones émettrices de GES ne se produisent pas nécessairement directement sur ces territoires. Ainsi, l’Afrique est le continent qui est historiquement le moins responsable des émissions cumulées de GES. Pourtant, le dernier rapport du GIEC (AR6) a mis en évidence que cette région est l’une des zones qui est déjà les plus touchées au monde par les conséquences du changement climatique d’origine anthropique. Des articles pionniers sur les émissions anthropiques et le budget carbone de l’Afrique comme celui de Ciais et al. (2011) avaient aussi souligné que « l’Afrique augmentera probablement sa part d’émissions globales au cours des décennies à venir » (Canadell, 2009). Or ce continent est relativement peu étudié. C’est pourquoi, nous avons choisi de focaliser l’étude au centre de ce manuscrit sur le périmètre Africain, composé de 54 pays pour lesquels nous disposons de données. Notre objectif est d’effectuer une estimation des sources et des puits d’origine anthropique sur ce continent pour les trois principaux GES. Dans ce but, la méthodologie originale utilisée ici s’appuie d’une part, sur des données dites « montantes », c’est-à-dire des rapports nationaux officiels de pays, des inventaires statistiques et des modèles basés sur des processus chimiques et biogéochimiques. D’autre part, le deuxième volet de la méthode consiste en une comparaison de ces données « montantes », avec des inversions de la méthode dite « descendante », c’est-à-dire des données satellite. Nous conduisons cette analyse pour les trois dernières décennies (1990-2018) en vue de dégager des tendances. Le but de cette étude est aussi d’apporter des éléments de réponse à la problématique suivante : comment l’état actuel des outils scientifiques peut contribuer à évaluer le respect des engagements de l’Accord de Paris pour des pays ne faisant pas partie de l’Annexe I, et en particulier dans le cas des pays Africains ? Pour apporter des éléments de réponse à cette question importante du point de vue scientifique mais aussi sociétal, le chapitre 1 présente les principales caractéristiques du CO2, du CH4 et du N2O en ce qui concerne le forçage du budget radiatif de la planète Terre. Ce premier chapitre contextualise le monitoring des sources et des puits de GES d’origine anthropique dans le cadre du dispositif de Monitoring, Reporting et de Vérification de l’Accord de Paris. Le chapitre 2 est une analyse originale des tendances pour les sources et pour les puits de GES au cours des trente dernières années, centrée sur le cas Africain. Le chapitre 3 est une discussion élargie proposant des perspectives plus globales sur le rôle des outils scientifiques pour une évaluation indépendante des pays du respect des engagements de l’Accord de Paris
Since the second part of the 20th century, the role of three main greenhouse gases (GHG) : Carbon Dioxide (CO2), Methane (CH4) and Nitrous Oxide (N2O) has been clearly established by the scientific community as the main cause of the recent forcing of the Earth energetic processes from human-induced activities, resulting among other disturbances in an increase of the annual mean surface temperatures. As GHG are well-mixed in the atmosphere and due to the complexity of atmospheric transport processes, the main emitters do not necessarily face the consequences of the additional radiative forcing that they directly induce. In this study, we restrict the analysis to CO2, CH4 and N2O because they are the most important GHG in the atmosphere. For the following-up of GHG, the Paris Agreement has a device named the “Enhanced Transparency Framework “(ETF). Within the ETF, countries have to report annually or biannually their GHG emissions and removals starting in 2023 within the Global Stocktake (GST). The ETF is based on the Monitoring, Reporting and Verification (MRV) provisions of the PA, aiming at the measurement of GHG for the PA signatory countries, at the centralization of the regularly updated country-reports, and at the verification of the respect of the countries ex ante vs. ex post pledges. This GST will represent a challenge for many Non-Annex I countries, including Africa, where emissions and removals in national inventories have been irregular since the UNFCCC creation in 1992. The literature tends to be scarce about GHG emissions from African countries, usually thought to be small emitters by non-experts. However, the recent Sixth Assessment Report (AR6) of the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) underlines with high confidence that the speed of surface temperature increase in Africa has already been higher than elsewhere in the world due to anthropogenic emissions (IPCC Working Group I, 2021). Recent analyses also predict a fast increase of African emissions correlated with its demographic growth, which is the fastest in the world. Pioneering papers on anthropogenic emissions and the carbon balance in Africa like the one of Ciais et al. (2011), already underlined that “Africa is likely to increase its share of global emissions over the coming decades” (Canadell, 2009). That is the reason why we chose to strictly restrict to Africa the scope of our central analysis in the original study of the present manuscript. Our aim is to assess African CO2, CH4 and N2O anthropogenic emissions and removals using bottom-up datasets (inventories and process-based models) and to compare them with top-down inversions coming from satellites over three decades (1990-2018) in order to deliver trends’ analyses. The purpose of this analysis is also to discuss the following main question: how can the current state of science help for the evaluation of the Respect of the Paris Agreement (PA) in Non-Annex I countries, and most specifically in Africa? Chapter 1 presents CO2, CH4 and N2O main features and impacts with regards to the Earth Radiative Budget forcing, and contextualizes the scientific monitoring of GHG emissions and removals from anthropogenic origins in the climate policy context of the Monitoring, Reporting and Verification (MRV) provisions of the PA. Chapter 2 delivers an original analysis of GHG emissions and removals trends over the last three decades for the case of Africa. Chapter 3 discusses more broadly the conclusions of the African case analysis and proposes larger perspectives from both a scientific and from a climate policy view for future developments in the evaluation of the respect of the PA

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Martin, Jean-Christophe. "Impacts économiques d'une politique de réduction des émissions de gaz à effet de serre pour la région Aquitaine". Bordeaux 4, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR40028.

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Resumo:

Le conseil régional d’Aquitaine a mis en place en 2005 un plan climat afin d’économiser 2883 ktCO2eq pour 2007-2013 afin de contribuer à l’effort national de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GED). Cette thèse vise à effectuer des études afin de guider le conseil régional dans ce domaine et de surmonter les difficultés provenant d’une comptabilité régionale pauvre. L’analyse entrées-sorties a été retenue du fait qu’elle intègre la complexité des échanges interindustriels avec une étude sectorielle fine. La première partie de la thèse expose la méthode de construction d’une comptabilité régionale, à savoir la constitution d’un tableau entrées-sorties avec un inventaire des émissions de GES associé. La deuxième partie de la thèse montre différentes applications de l’analyse entrées-sorties afin de répondre à la problématique régionale sur les émissions de GES. L’intérêt de cette analyse est de calculer la contribution directe et indirecte des émissions des branches. En appliquant les méthodes d’optimisation, les adaptations économiques ont pu être estimées en vue de concilier les objectifs de réduction des émissions de GES et de croissance économique. L’utilisation de la méthode de décomposition structurelle a l’avantage de repérer les principales forces expliquant l’évolution des émissions de GES et, ainsi, d’utiliser ces résultats pour réaliser des prévisions des émissions régionales jusqu’en 2013. En outre, il a été possible de déterminer l’enveloppe du coût d’opportunité des projets de construction des infrastructures de transport afin de financer les projets de compensation provenant de leurs émissions en recourant aux méthodes d’optimisation
Regional council of Aquitaine, thanks to increasing area of competence because of different laws of decentralization, can contribute to national effort of reducing greenhouse gas emissions (GHG). In order to make it, It has implemented in 2005 a climate plan to avoid 2 883 ktCO2eq for 2007-2013. However, considering of poor regional accounting, it is confronted with a lack of study to implement efficiently its climate plan. The aim of this thesis is precisely to make some studies in order to guide regional council in this field. Input-output analysis was used because of its ability to integrate the complexity of interindustrial trade with a detailed sectored study. The aim of the first part of the thesis is to outline the method of constructing a regional accounting, namely a making of input-output table with a GHG emissions inventory associated. The second part of this thesis shows different applications of input-output analysis in order to answer to regional issues on GHG emissions. The first interest of input-output analysis is to calculate both direct and indirect contribution of sectors emissions. By applying optimization methods, economic restructuring could be estimated in order to reconcile both GHG emissions reduction and economic growth objectives. The use of structural decomposition analysis has advantage to pick out main forces explaining evolution of GHG emissions and, so, to use these results to make forecasting of regional GHG emissions until 2013. Moreover, it was possible to determine a budget of opportunity cost from construction of road and rail infrastructures leading to finance projects to offset theirs emissions by using optimisation methods

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Savard-Duquet, Nikolas. "Mobilité et changements climatiques : bilan et analyse des émissions de gaz à effet de serre liées aux déplacements des résidents de la région de Québec". Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/26880/26880.pdf.

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Caminade, Cyril. "Rôle de l'océan et influence des émissions d'origine anthropique sur la variabilité climatique en Afrique". Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30239.

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Ambrosi, Philippe. "Amplitude et calendrier des politiques de réduction des émissions face aux risques climatiques : leçon des modèles intégrés". Paris, EHESS, 2004. http://www.theses.fr/2004EHES0106.

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Nous sommes loin de disposer d'une estimation fiable et non controversée des risques climatiques. Pourtant, cette thèse compare, à l'aide des modèles intégrés de contrôle optimal RESPONSE, quelles recommandations de réduction des émissions de CO2 sont obtenues pour trois approximations successives, de plus en plus tangibles, des risques climatiques : contraintes sur l'amplitude et le rythme de réchauffement, préférence pour la stabilité du climat et représentation explicite des dommages. Les résultats suggèrent, compte tenu des incertitudes depuis les émissions jusqu'aux dommages, d'anticiper les efforts pour se prémunir contre les regrets économiques et environnementaux liés à la réalisation de configurations défavorables (sensibilité du climat élevée, accélération des dommages). Ils concluent en outre à l'optimalité d'une action précoce sans faire l'hypothèse de dommages importants à long-terme dès lors qu'est prise en compte l'éventualité de seuils de vulnérabilité dans les dommages
To date, climate change damages estimates are far from being reliable and non controversial. Therefor, this thesis compares - trough a family of optimal control integrated assessment models, RESPONSE - which CO2 mitigation policies are recommended for three more and more tangible proxies of climate risks : a set of constraints regarding magnitude and rate of global warming, a preference for current climate regime and an explicit modelling of climate change damages. Given the cascade of uncertainties from emissions to damages, results suggest to anticipate emissions reductions because abatements further delayed may induce significant regret in case of bad news about climate response or singularities in damages. Results also demonstrate that the eventuality of non-catastrophic threshods in damages is sufficient to increase earlier optimal abatements

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Chang, Jinfeng. "Amélioration de la représentation des systèmes prairiaux dans un modèle de dynamique de végétation global". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0010.

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Ll y a un besoin urgent d'améliorer nos connaissances sur la compréhension à grande échelle du rôle des prairies dans le bilan des gaz à effet de serre (GES) à l'échelle globale, et de la façon dont les écosystèmes prairiaux répondront à l'avenir au changement global. Cette thèse vise à améliorer la représentation des prairies dans le modèle ORCHIDEE. Ce nouveau modèle est utilisé pour évaluer le bilan de carbone (C) et de l'ensemble des GES des prairies européennes et son évolution en réponse aux changements climatiques et à la pression anthropique. ORCHIDEE-GM (gestion des prairies) a été développé grâce à l'intégration dans ORCHIDEE de diverses fonctionnalités issues du modèle de prairies gérées PASIM. ORCHIDEE-GM a d'abord été validé au niveau d'un ensemble de sites, puis au niveau continental (Europe) en comparant le résultat des simulations à différentes données statistiques, de produits de télédétection et d'observations in-situ. Le nouveau modèle simule un important puits de carbone et de GES des prairies européennes au cours des cinq dernières décennies ainsi qu'une tendance positive de la productivité nette l'écosystème (NBP) au cours des deux dernières décennies. Près de la moitié (48%) de la tendance positive peut être attribuée aux changements d'intensité de la gestion des prairies, à savoir la réduction du cheptel à travers l'Union européenne (UE). En outre, une augmentation de la productivité potentielle des prairies a été simulée sur l'Europe en réponse au changement global futur. Cette augmentation peut être attribuée à l'accroissement du CO2 atmosphérique mais surtout, aux changements phénologiques causés par le réchauffement. Ces changements induisent une série de conséquences sur la gestion des prairies, la sécurité alimentaire du bétail (ou la vulnérabilité des prairies) et sur les flux d'eau et de CO2
There is an urgent need to improve our knowledge on large scale understanding of the role of grassland in global greenhouse gas (GHG) budget, and of how grassland ecosystem will respond to future global change. This thesis aims at improving the representation of grassland system in the model ORCHIDEE DGVM, and further using the new model to assess carbon (C) and GHG budgets of grassland ecosystem and their responses to climate change and anthropogenic managements. ORCHIDEE-GM (grassland management) was developed through integrating into ORCHIDEE the parameters and functions related to grassland management originated from a managed grassland ecosystem model PaSim. ORCHIDEE-GM was validated at both site-level and continental-level (Europe) through comparing its results to various data from statistics, remote sensing products, and site observations. The new model simulated a significant C and GHG sink of European grassland ecosystem in the recent five decades, and a positive trend of grassland net biome productivity (NBP) during the last two decades. Nearly half (48%) of the positive trend can be attributed to changes in grassland management intensity, namely to the reduction of livestock numbers across the European Union (EU). Moreover, an increase in grassland potential productivity was simulated over Europe in response to future global change. The increase can be attributed to the rising CO2, and importantly, to the phenological shifts caused by warming, which have a series of implications on grassland management, feed security (or vulnerability) and CO2 and water fluxes

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Seddiki, Fatma. "Contrôle en ligne des polluants élémentaires dans les effluents gazeux par ICP-HF : étalonnage et justesse". Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0031.

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L'analyse des métaux lourds dans les effluents gazeux d’installations industrielles par des méthodes directes, en utilisant des plasmas inductifs est aujourd'hui possible. La précision et la justesse de la méthode reposent sur l'étalonnage. La méthode d'étalonnage retenue consiste à produire un aérosol par nébulisation ultrasonique. Le point clef réside dans le contrôle de la teneur en eau qui doit être identique dans le cas de l'étalon et du gaz à analyser. Un code de calcul thermodynamique des propriétés des gaz en fonction de leur teneur en eau a été utilisé pour définir un cahier des charges. Les systèmes de désolvatation traditionnels se sont révélés insuffisamment précis. Une modélisation du phénomène de condensation a permis de comprendre la raison de ces insuffisances. Il a été nécessaire de concevoir un dispositif spécialisé pour cet usage. Ce dispositif a été testé et caractérisée en détail. Il permet de ramener les erreurs absolues en-dessous de 15 %.

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Yue, Chao. "Fire simulation in the ORCHIDEE biosphere model : implications for global carbon fluxes". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0016.

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Les feux naturels ainsi que ceux liés aux activités anthropiques libèrent, dans l’atmosphère, des gaz à effet de serre (CO2 , CH4, N2O), des gaz réactifs (CO , NOx) et des aérosols, et contribuent au changement climatique. Les feux de forêts sont à l’origine d’un puits de carbone sur le long terme, notamment pendant la repousse de la végétation. Il est donc important d’intégrer les processus liés aux feux dans les modèles Système Terre, pour être en mesure de quantifier la contribution des feux sur le bilan de carbone de la biosphère terrestre, et également prévoir les rétroactions futures entre les feux, le climat, et la végétation. Dans cette thèse le module de feu pronostique SPITFIRE a été incorporé dans le modèle dynamique de la végétation ORCHIDEE. Les études d’évaluation montrent que le modèle de feu est capable de représenter les processus essentiels, contrôlés par les facteurs climatiques et anthropiques, pour les surfaces brûlées observées au cours du 20ème siècle. Cependant la fréquence et la taille des très grands feux sont sous-estimées dans ce modèle. Les feux sont responsables d’une diminution du puits moyen de carbone de la biosphère terrestre, en comparaison avec une simulation sans feu, avec une diminution plus importante lors des années plus sèches et plus chaudes. Des simulations factorielles indiquent que les feux qui ont eu lieu au cours des trois dernières décennies, couplés à l’impact de l'augmentation du CO2 et de l’évolution climat sur la végétation, ont contribué à l’efficacité du puits de carbone pan-boréal (45°N–90°N), du début du 20ème siècle. Au niveau du site, l’efficacité du puits de carbone, comme observée par les mesures de chrono-séquences biométriques et de tours de flux de CO2, est attribuée à la combinaison de la repousse des forêts après un feu, et de l'augmentation de la concentration atmosphérique de CO2. Autrement dit, le puits de carbone est amplifié par l'effet fertilisant du CO2 sur la végétation lors de la croissance des forêts
Anthropogenic biomass burning and wildfires release greenhouse gases (CO2, CH4, N2O), reactive gases (CO, NOx) and aerosols into the atmosphere, and contribute to regional and global climate change. In forest regions affected by fires, fire also legate a sustained long-term carbon sink during the postfire vegetation recovery. It is thus important to incorporate fire processes into Earth system models, to be able to quantify the large-scale fire contribution to the terrestrial carbon balance, and predict future fire-climate-vegetation feedbacks. In this thesis, the prognostic fire module SPITFIRE has been incorporated into the process-based dynamic vegetation model ORCHIDEE. Evaluation studies show that the fire model is capable of capturing the essential climatic and anthropogenic drivers of burned area in the 20th century, but the frequency and size of very large fires are underestimated. Fires are found to reduce on average the terrestrial carbon sink compared with a simulation without fire, with larger fire-induced sink reduction occurring during drier and warmer years. Model factorial experiments indicate that fires during the last three decades, combined with rising CO2 and climate effects on the vegetation, have contributed to most of the pan-boreal (45oN–90oN) carbon sink at early 20th century. At the site level, the postfire forest carbon sink in North American boreal forests, as observed by chronosequences of biometric measurements and of eddy-covariance CO2 fluxes, are ascribed to a combination of forest regrowth from fire recovery and atmospheric CO2 increase, i. E. , the postfire carbon sink is amplified by the CO2 fertilization effect on forest growth

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D'Angelo, Benoît. "Variabialité spatio-temporelle des émissions de GES dans une tourbière à Sphaignes : effets sur le bilan carbone". Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2058/document.

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Les tourbières représentent 2 à 3% des terres émergées et stockent entre 10 et 25% du carbone des sols. Les tourbières sont soumises à des contraintes anthropiques et climatiques importantes qui posent la question de la pérennité de leur fonctionnement en puits de C et de leur stock. Une meilleure compréhension de ces écosystèmes est nécessaire pour déterminer les facteurs et les effets et interactions de ces facteurs sur les émissions de gaz à effet de serre (GES). Ce travail a consisté à suivre les émissions de GES et les facteurs contrôlant dans La tourbière de La Guette (Sologne) pour établir son bilan de C. En parallèle des expérimentations sur l’effet de l’hydrologie sur les flux ont été menées, enfin un suivi sur 4 sites a été réalisé pour étudier la variabilité à l’échelle journalière. Les résultats de ces travaux montrent que la tourbière de La Guette a fonctionné en source de C (-220 ± 33 gC m-2 an-1) et ce malgré un niveau de nappe élevé. Ils montrent également l’importance de la variabilité spatiale des flux estimés à l’échelle d’un site. Les expérimentations confirment l’importance de l’hydrologie et suggèrent à haut niveau de nappe d’eau des phénomènes liés au transport des gaz. Enfin l’étude de la variabilité journalière montre que la sensibilité de la respiration à la température peut être différente le jour et la nuit et que la synchronisation entre les températures du sol et la respiration peuvent améliorer la représentation de cette dernière
Peatlands cover only 2 to 3% of the land area but store between 10 and 25% of the soil carbon. The outcome of the anthropic and climatic pressure on these ecosystems is uncertain regarding their functions and storage. A better understanding of these ecosystems is needed to determine the factors and their interactions on greenhouse gas (GHG) emission. This work consist in monitoring GHG emissions and controlling factors in a Sphagnum peatland to estimate its carbon balance. Experimentation on mesocosms were carried out to explore the effect of hydrology on the fluxes and a monitoring on 4 sites was made to study the daily variability. Results show that La Guette peatland was a carbon source (-220 ± 33 gC m-2 an-1) in spite of the high water table level. The importance of the spatial variability measured in the site was also demonstrate. The hydrology effect was confirmed by the mesocosms experiments and high water table level shows that gas transport might have an effect. Finally the study of the daily variability show that the temperature sensitivity of the respiration might be different between day and night and that synchronizing soil temperatures and respiration can improve the respiration representation

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Toussaint, Flora. "Variabilité temporelle des processus biogéochimiques influençant le carbone organique terrigène dans les sédiments du prodelta du Rhône". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0059.

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Les deltas des fleuves sont une zone cruciale dans les flux de matière entre le continent et la zone côtière. Ainsi, le prodelta du Rhône possède des taux de sédimentation et de minéralisation intenses, qui diminuent rapidement avec l’éloignement à l’embouchure jusqu’au plateau continental. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet « MERMEX river » avec pour objectif d’identifier les sources de matière organique et d’étudier la variabilité temporelle des processus biogéochimiques influençant le devenir du carbone organique. Il s’agissait également de dresser des bilans des flux de carbone à l’embouchure du Rhône. Le prodelta a été étudié de manière intense avec quatorze campagnes en mer réparties sur ces trois années de thèse ainsi que par l’achèvement du développement d’une station benthique autonome équipée de microélectrodes à oxygène. Ce jeu de données a permis de mettre en évidence des variations temporelles (saisonnières et annuelles) de la minéralisation benthique. Des hausses de minéralisation benthique ont été mises en évidence à chaque phénomène de resuspension. Les mesures isotopiques du carbone (δ13C et Δ14C) couplées aux séparations par densité du sédiment ont permis de discriminer les sources de carbone organique et de déterminer les processus de dépôt et d’enfouissement de la matière. Plusieurs processus interagissent : la rétention d’environ 50% de la matière organique terrigène dans le prodelta, la circulation par resuspension du matériel dense et fin venant du plateau continental, la faible contribution du carbone issu de la production primaire dans les sédiments et l’arrivée massive de carbone âgé lors de certaines crues. La matière organique terrigène est principalement soumise au processus d’enfouissement dans le prodelta et sa minéralisation est fortement liée à sa réactivité
Deltaic areas are the main link between continents and the coastal zone. The Rhône prodelta shows intense sedimentation and mineralization rates which decrease rapidly off the River mouth to the continental shelf. This study was carried out under the "MERMEX river" project with the objective of identifying sources of organic matter and studying the temporal variability of biogeochemical processes affecting the fate of organic carbon. It also aimed at calculating mass balances for carbon fluxes in the Rhône prodelta. The prodelta has been studied intensively with fourteen sea cruises spread over three years of thesis and the completion of the development of an autonomous benthic station equipped with oxygen microelectrodes. This dataset has highlighted the temporal variations (seasonal and annual) of benthic mineralization. An Increase of benthic mineralization have been identified during resuspension events. Isotopic measurements of carbon (δ13C and Δ14C) coupled with density separations allowed to discriminate organic carbon sources and determine the process for sedimentation and burial of the material. Several processes interact: the retention of terrigenous organic matter in the prodelta (around 50%), the transport by resuspension of dense and fine material from the continental shelf, the low proportion of marine plankton carbon in sediment and massive inflows of black carbon during river floods. Terrigenous organic matter is mainly subject to the process of burial and mineralization is strongly related to its reactivity

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Thanwerdas, Joël. "Estimation des émissions et puits de méthane par inversion atmosphérique multi-contraintes du transport et de la chimie atmosphérique à l’aide d’un ensemble d’observations". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASJ015.

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Les concentrations atmosphériques de méthane ont été multipliées par 2.6 depuis le début de l'ère industrielle, augmentant considérablement l'impact du méthane sur le réchauffement climatique, les écosystèmes et la santé des populations. Comprendre le cycle biogéochimique du méthane et quantifier ses sources et ses puits de l’échelle mondiale à l’échelle nationale est crucial pour implémenter et évaluer l'efficacité des politiques de réduction des émissions de méthane. Les méthodes d'inversion atmosphérique permettent d’estimer les sources et puits de méthane en combinant l’information provenant d’observations de concentrations atmosphériques de méthane et d’une connaissance a priori de ses sources et puits au travers de la modélisation de la chimie et du transport atmosphériques. Par ailleurs, utiliser l’information additionnelle apportée par les observations des signaux isotopiques du méthane (en 13C:12C et en D:H) peut permettre de mieux différencier les nombreuses catégories d’émissions entre elles et de réduire les incertitudes sur leurs estimations par rapport à l’utilisation de concentrations atmosphériques de méthane seules. Cette thèse a eu pour but d’analyser l’évolution du cycle du méthane au cours des 20 dernières années en intégrant de nouvelles fonctionnalités au système d'inversion CIF-LMDz-SACS du LSCE. Dans un premier temps, le modèle de chimie-transport LMDz-SACS a été enrichi en incluant le puits de méthane par le chlore qui a une influence importante sur le fractionnement isotopique du méthane atmosphérique. L’influence des concentrations de chlore sur les concentrations de méthane et sur son signal isotopique en 13C:12C a été rigoureusement quantifiée et s’avère importante pour la représentation des signaux isotopiques de méthane. Ensuite, le système d'inversion CIF-LMDz-SACS a été amélioré et la sensibilité du système à certains paramètres de configuration a été analysée. Finalement, le nouveau système a été utilisé afin d'expliquer l'augmentation des concentrations atmosphériques de méthane depuis 2007, après qu'elles se soient stabilisées entre 1999 et 2006. En prenant en compte les incertitudes importantes sur les signatures isotopiques, nos résultats suggèrent que cette augmentation a été causée par des augmentations des émissions provenant 1) des énergies fossiles et 2) de l’agriculture et des déchets. Au contraire, si les signatures isotopiques de sources sont considérées parfaitement connues, la distribution des émissions totales entre les différentes catégories d'émissions est radicalement modifiée et nos résultats suggèrent cette fois-ci que l'augmentation des concentrations après 2007 a été causée par des augmentations des émissions provenant 1) des énergies fossiles, 2) de l’agriculture et des déchets et 3) des zones humides. Ce travail suggère qu’une réduction des incertitudes sur les signatures isotopiques des sources et une augmentation de la quantité d'observations isotopiques disponibles permettraient à la contrainte isotopique d’exprimer tout son potentiel pour mieux séparer les différentes sources de méthane à l’échelle régionale
Atmospheric methane mole fractions have been multiplied by 2.6 since the beginning of the industrial era. This increase greatly amplified the impact of methane on global warming, ecosystems and human health. Understanding the biogeochemical cycle of methane and quantifying its sources and sinks from the global to the national scale is crucial to implement and evaluate the effectiveness of policies to mitigate methane emissions. Atmospheric inversion methods allow to estimate methane sources and sinks by combining information from observations of atmospheric methane mole fractions and a priori knowledge of its sources and sinks through chemistry-transport modeling. Furthermore, using the additional information provided by observations of methane isotopic signals (in 13C:12C and in D:H) can help to better differentiate between the multiple emission categories and reduce uncertainties in their estimates compared to assimilating methane mole fractions alone. The aim of this PhD was to investigate the evolution of the methane cycle over the last 20 years by integrating new functionalities to the CIF-LMDz-SACS inversion system used at LSCE. First, the LMDz-SACS chemistry-transport model was enriched to include the methane sink by chlorine which has a large influence on the isotopic fractionation of atmospheric methane. The influence of chlorine concentrations on methane mole fractions and its 13C:12C isotopic signal was rigorously quantified and found to be important for the representation of methane isotopic signals. Second, the CIF-LMDz-SACS inversion system was enhanced and the sensitivity of the system to some configuration parameters was analyzed. Finally, the new system was used to explain the increase in atmospheric methane mole fractions since 2007, after they stabilized between 1999 and 2006. Taking into account the large uncertainties in source isotopic signatures, our results suggest that this increase was caused by increases in emissions from 1) fossil fuels and 2) agriculture and waste. By contrast, if the source isotopic signatures are considered perfectly known, the distribution of total emissions among the different emission categories is radically changed and our results suggest this time that the increase in methane mole fractions after 2007 was caused by increases in emissions from 1) fossil fuels, 2) agriculture and waste and 3) wetlands. This work suggests that reducing uncertainties in source isotopic signatures and increasing the number of available isotopic observations would allow the isotopic constraint to express its full potential to better separate different sources of methane on a regional scale

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Danjou, Alexandre. "Émissions de CO2 estimées par données satellitaires sur les villes à forte croissance démographique". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASJ029.

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Les villes sont responsables de plus de la moitié des émissions de gaz à effet de serre. Alors que de nombreuses villes se sont engagées sur des trajectoires de réduction d'émissions, beaucoup n'ont pas les infrastructures nécessaires à l'élaboration de leur bilan d'émissions. La mesure des panache de CO2 des villes par imagerie satellitaire, couplée à des méthodes d'inversion atmosphérique, pourraient permettre de quantifier les émissions directes de CO2 des villes, ou tout au moins détecter des tendances dans leur évolution.OCO-3, avec son mode Snapshot Area Maps (SAMs), est le premier instrument donnant des images 2D (≈80km*80km) de la colonne totale de CO2 à haute résolution (≈2km*2km). Ces SAMs ciblent notamment les panaches atmosphériques de CO2 provenant de villes et de centrales thermiques, dans le but de quantifier leurs émissions. Les méthodes pour estimer ces émissions doivent être fiables et rapides pour traiter toutes les images disponibles (plusieurs milliers pour OCO-3), dont le nombre va augmenter avec les missions CO2M et GeoCarb. Les méthodes d'inversion par calcul direct de flux (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectionnal et Source Pixel) ou avec un modèle de panache gaussien nécessitent peu de temps de calcul. Cette thèse a pour but d'évaluer la précision de ces méthodes d'inversion de panache de CO2 et d'étudier les cas favorables en terme de cible et de condition d'observation. Ceci est fait dans un cadre théorique (simulations du transport atmosphérique) et en appliquant les méthodes aux SAMs acquis.Nous quantifions et analysons les différentes sources d'erreurs de ces méthodes en détail en utilisant des pseudo-images satellitaires de panaches, d'abord sur Paris puis sur 31 villes dans le monde. L'erreur de ces méthodes est principalement due aux erreurs sur l'estimation de la concentration de fond (concentration en XCO2 qui ne provient pas des émissions de la ville) et sur l'estimation du vent effectif qui a transporté le panache. Nous montrons, avec une méthode d'apprentissage par arbre de décision, la sensibilité de l'erreur sur l'estimation des émissions à la variabilité de la direction du vent dans la PBL et au bilan des émissions de la ville. L'ensemble regroupant les pseudo-images pour lesquelles les émissions sont importantes (>2.1ktCO2/h) et la variabilité de la direction du vent faible (<11°) donne un biais et un IQR théorique inférieur à 10% et 60% des émissions, quant celles-ci sont estimées avec la configuration optimale d'inversion avec un panache gaussien.Nous appliquons enfin nos méthodes aux SAMs d'OCO-3 et montrons que les sensibilités de l'erreur théorique aux 2 paramètres de sélection se retrouvent dans la différence des estimations d'émissions de nos méthodes et d'un inventaire spatialisé (ici ODIAC). Plus de la moitié des SAMs ne sont pas utilisables avec nos méthodes (trop faible nombre de points, faible échantillonnage en aval de la ville,..). Nos estimations d'émissions sont plus faibles que celles de l'inventaire ODIAC (≈-25% avec l'inversion utilisant le panache gaussien). Une source de cette sous-estimation est l'erreur dans le produit de réanalyse de vent utilisé. L'IQR de la différence entre les émissions estimées par nos méthodes et par l'inventaire est aussi plus grand (150%) que l'erreur théorique. 2 raisons importantes sont les incertitudes dans les émissions de l'inventaire et dans les réanalyses du champ de vent utilisées. Ce travail suggère que l'estimation des émissions de CO2 urbaines nécessite plus de développement méthodologique pour notamment réduire l'erreur dans l'estimation des concentrations de fond du panache. Cependant, l'erreur sur les champs de vent reste un problème, quelque soit la méthode d'inversion utilisée. Des pistes sont suggérées pour ajouter une couche de sélection aux pseudo-images. Par ailleurs, des images plus fréquentes seront nécessaires pour espérer détecter des tendances dans les émissions des villes à l'échelle pluri-annuelle
Cities are responsible for more than half of all greenhouse gas emissions. While many cities have committed to emission reduction trajectories, many lack the infrastructure to develop their emissions budgets. The measurement of CO2 plumes from cities by satellite imagery, coupled with atmospheric inversion methods, could allow quantifying direct CO2 emissions from cities, or at least detecting trends in their evolution.OCO-3, with its Snapshot Area Maps (SAMs) mode, is the first instrument to provide 2D (≈80km*80km) images of the total CO2 column at high resolution (≈2km*2km). In particular, these SAMs target atmospheric plumes of CO2 from cities and powerplants, with the goal of quantifying their emissions. Methods to estimate these emissions must be reliable and fast to process all available images (several thousands for OCO-3), whose number will increase with the CO2M and GeoCarb missions. The inversion methods by direct flux calculation (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectional and Source Pixel) or with a Gaussian plume model require little computation time. This thesis aims to evaluate the accuracy of these CO2 plume inversion methods and to study the favorable cases in terms of target and observation condition. This is done in a theoretical framework (atmospheric transport simulations) and by applying the methods to acquired SAMs.We quantify and analyze the different sources of error of these methods in detail using satellite pseudo-images of plumes, first over Paris and then over 31 cities in the world. The error of these methods is mainly due to errors in the estimation of the background concentration (XCO2 concentration that does not come from the city emissions) and in the estimation of the effective wind that carried the plume. We show, with a decision tree learning method, the sensitivity of the error on the emission estimate to the variability of the wind direction in the PBL and to the city's emission budget. The set of pseudo-images for which the emissions are large (>2.1ktCO2/h) and the wind direction variability low (<11°) gives a bias and a theoretical IQR lower than 10% and 60% of the emissions, when these are estimated with the optimal inversion configuration with a Gaussian plume.We finally apply our methods to the OCO-3 SAMs and show that the sensitivities of the theoretical error to the two selection parameters are reflected in the difference of the emission estimates from our methods and from a spatialized inventory (here ODIAC). More than half of the SAMs are not usable with our methods (too few points, low sampling downwind of the city,..). Our emission estimates are lower than those of the ODIAC inventory (≈-25% with the inversion using the Gaussian plume). One source of this underestimation is the error in the wind reanalysis product used. The IQR of the difference between the emissions estimated by our methods and by the inventory is also larger (150%) than the theoretical error. Two important reasons for this are the uncertainties in the inventory emissions and in the wind field reanalyses used. This work suggests that the estimation of urban CO2 emissions requires further methodological development to reduce, amongst other, the error in the estimation of background plume concentrations. However, the error in the wind fields remains a problem, regardless of the inversion method used. Suggestions are made to add a selection layer to the pseudo-images. In addition, more frequent images will be needed to hope to detect trends in city emissions on a multi-year scale

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Robert, Colas. "Comprendre les changements d'utilisation des terres en France pour mieux estimer leurs impacts sur les émissions de gaz à effet de serre : De l'observation à la modélisation". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC263/document.

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Au titre de ses engagements, la France doit comptabiliser annuellement les changements d'occupation du sol et les flux de carbone associés. Cet inventaire, réalisé par le Citepa, est délicat à évaluer, car les données sources sont complexes et contradictoires. En outre, ce secteur présente des enjeux stratégiques dans la lutte contre le changement climatique. Les limites de cet inventaire sont de plusieurs ordres : données sources imparfaites ; manque de connaissance sur les autres données existantes pouvant être utilisées; incertitude mal évaluée ; nécessité de validation de la pertinence des dynamiques estimées.L'objectif de cette thèse est d'analyser et d'évaluer les données sources (actuelles et potentielles) des matrices de changements d'occupation du sol afin d'améliorer la robustesse de l'inventaire. Il s'agit d'expertiser par une démarche scientifique la pertinence de l'inventaire. En particulier, il s'agit de comprendre les causes des incertitudes des données sources ; compiler les données disponibles et leurs métadonnées ; étudier qualitativement les dynamiques paysagères; et redéfinir un cadre méthodologique permettant d'estimer des taux de changements plus pertinents. Les résultats de ces travaux montrent que les niveaux de résolutions spatiales, thématiques et temporelles les plus précis entraînent la détection de faux positifs : la pertinence est à préférer à la précision, et les effets de dépendance d'échelle doivent être pris en compte. La thèse propose enfin un cadre d'interopérabilité afin d'intégrer des données hétérogènes au sein d'un nouveau protocole de modélisation alliant rééstimation des changements et allocation spatiale
France is required to account for annual land-cover changes and induced carbon fluxes). This inventory is difficult to calcula te, for data source are complex and contradictory. Moreover, this sector is important as its role in combating climate change is emphasized. This thesis proposes improvements to several identified methodological issues: imperfect data sources, Jack of knowledge about other potential sources„ poorly evaluated uncertainties, validation of landscape dynamics consistency..Thus, the objective of this thesis is to analyse and assess current and potential data sources for computing land-cover change area matrixes, in order to enhance the robustness of the inventory. A scientific approach is conducted to assess the inventory, to understand what causes uncertainties in land cover products, to compile datasets and their metadata, to study the landscape dynamics, and to define a new methodological framework allowing better and more consistent estimates of land cover change rates at national scale.This work suggests that the finest spatial, thematical and temporal resolution levels lead to overestimation of false positives. Accuracy and consistency are preferable to precision and scale dependency must be considered. Finally, we propose an interoperability framework for data integration, via a modeling protocol linking land cover change estimation and spatial allocation

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Lin, Xin. "Variabilité des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre et inversion des flux de méthane en Asie du Sud et de l’Est". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV076.

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L’Asie du Sud et de l'Est (ASE) est la première région du monde émettrice de gaz à effet de serre (GES) au cours des dernières décennies. Cependant, l’estimation des bilans régionaux d'émissions de GES est encore incertaine que ce soit par l’approche ‘bottom-up’ ou par l’approche ‘top-down’. L’objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure connaissance des bilans régionaux des émissions de GES en ASE, en utilisant les concentrations atmosphériques de GES mesurées dans un réseau de station de surface et la modélisation inverse à l’échelle régionale. Dans un premier temps, la thèse présente les mesures de CO2, CH4, N2O, SF6, CO, et H2 sur les échantillons réguliers prélevés àHanle, Pondichéry et Port Blair, trois nouveaux sites établis en Inde dans le cadre d’une collaboration franco-indienne. L’analyse des concentrations des gaz traces a permis de caractériser les contributions relatives des flux naturel et anthropique, et de la circulation atmosphérique associée à la mousson dans le sous-continent indien. Cette étude meten évidence le potentiel des nouvelles stations de mesure atmosphérique pour mieux contraindre les estimations de flux régionaux de GES. Dans un deuxième temps, un modèle global de chimie-transport LMDzINCA, avec un ‘zoom’ focalisé sur l’ASE (de résolution horizontale ~50 km) est utilisé pour simuler les champs de concentration de CO2 et CH4. Les concentrations simulées sont évaluées par rapport aux mesures de 30 stations réparties en ASE et dans les régions adjacentes. Le modèle de transport en version zoomée reproduit relativement bien les variabilités des mesures de CO2 et CH4, et améliore significativement les variations de CH4 par rapport au modèle standard de basse résolution sur le domaine d’étude. Enfin, les mesures des concentrations de CH4 des réseaux régionaux sont utilisées dans le système d’inversion PYVAR-LMDz-SACS avec les grilles zoomées, pour estimer les émissions de CH4 en ASE en 2010.Plusieurs scénarios sont réalisés afin de tester la sensibilité de l’inversion à différentes configurations des émissions a priori et des observations utilisées. L’inversion atmosphérique induit une réduction significative des émissions en comparaison aux inventaires a priori en Asie de l’Est (14-20%), en particulier en Chine du Nord (20-35%). L’estimation des émissions de CH4 est sensible à l’incertitude dans les bilans ‘bottom-up’ des émissions anthropiques en Asie de l’Est, particulièrement à la représentation très incertaine des sources localisées des mines de charbon en Chine du Nord
South and East Asia (SEA) is the world’s largest anthropogenic greenhouse gas (GHG) emitting region during the recent decades, yet estimates of regional GHG budgets remain uncertain either from bottom-up or top-down approaches. The aim of the thesis is to improve understanding of GHG budgets in SEA through atmospheric measurements from surface stations and regional inverse modeling. The first part of the thesis presents measurements of CO2, CH4, N2O, SF6, CO, and H2 from regular flask sampling at Hanle, Pondicherry and Port Blair, three new Indian stations established in the framework of the Indo-French collaboration. Time series of tracer concentrations are analyzed and related to variations in natural/anthropogenic fluxes and monsoon circulations in the Indian sub-continent, showing potential of these stations to constrain estimates of regional GHG fluxes. The second part of the study involves simulation of CO2 and CH4 using a zoomed version of the global chemistry transport model LMDzINCA, with a horizontal resolution of ~50km over SEA. Model performance is evaluated against observations from 30 surface stations in SEA and adjacent regions. The zoomed transport model shows the ability to reasonably reproduce CO2 and CH4 variabilities at stations, and improves model performance for CH4 compared to the standard model version within the zoomed region. Lastly, the CH4 emissions in SEA are retrieved for the year 2010 using atmospheric surface stations and a Bayesian inversion system PYVAR-LMDz-SACS with the zoomed model grids. Different setups of prior information are used in inversions to account for uncertainties in bottom-up inventories of anthropogenic emissions. Significant reduction in emissions compared to the prior estimates is found for East Asia (by 14–20%), particularly in North China (by 20–35%). The inverted CH4 budgets are sensitive to prior anthropogenic emissions in East Asia, especially in North China where coal mine hotspots dominate the budgets yet their representation is highly uncertain among different inventories

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Ben, Brahim Mohammed. "Effets de la nutrition phosphatée sur la croissance et le bilan de carbone des jeunes plants de pin maritime". Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10101.

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Les effets à long terme de la carence phosphatée sur la croissance et le bilan de carbone ont été étudiés chez des jeunes plants (un et deux ans) de pin maritime élevés en pépinière. L’allocation du phosphore et du carbone entre les différents compartiments de l'arbre et les différents paramètres de photosynthèse ont été étudiés dans une gamme de P foliaire allant d'un niveau extrêmement carence (0. 04% MS) à un niveau proche de l'optimale (0. 17% MS). La croissance optimale des jeunes plants de pin maritime est observée pour des teneurs en P foliaire comprises entre 0. 17 et 0. 2%. En cas de carence en P, les racines retiennent la majeure partie voire même l'intégralité du phosphore absorbé, l'allocation du carbone vers la partie racinaire est aussi privilégiée par rapport à la partie aérienne. Par conséquent, la croissance racinaire est maintenue dans une large gamme de P foliaire. Quand la concentration en P foliaire est proche de l'optimale (0. 13 à 0. 17%) la croissance est réduite via la surface foliaire totale alors que le taux d'assimilation par unité de surface foliaire n'est pas affecté par la nutrition phosphatée. En dessous de ces valeurs, la photosynthèse est réduite par la carence en P. Le phosphore ne semble pas agir sur la respiration et les processus diffusifs de la photosynthèse (conductance stomatique et la conductance mésophylienne). De même, en cas de carence en P, l'assimilation du CO2 n'est pas diminuée via la vitesse d'utilisation des trios-P. La vitesse de carboxylation maximale, le flux maximal de transport d'électrons et l'efficience quantique augmentent avec l'augmentation de la concentration en P foliaire et atteignent leur maximum quand la concentration en P foliaire est de 0. 13%

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Lin, Xin. "Variabilité des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre et inversion des flux de méthane en Asie du Sud et de l’Est". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV076.

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L’Asie du Sud et de l'Est (ASE) est la première région du monde émettrice de gaz à effet de serre (GES) au cours des dernières décennies. Cependant, l’estimation des bilans régionaux d'émissions de GES est encore incertaine que ce soit par l’approche ‘bottom-up’ ou par l’approche ‘top-down’. L’objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure connaissance des bilans régionaux des émissions de GES en ASE, en utilisant les concentrations atmosphériques de GES mesurées dans un réseau de station de surface et la modélisation inverse à l’échelle régionale. Dans un premier temps, la thèse présente les mesures de CO2, CH4, N2O, SF6, CO, et H2 sur les échantillons réguliers prélevés àHanle, Pondichéry et Port Blair, trois nouveaux sites établis en Inde dans le cadre d’une collaboration franco-indienne. L’analyse des concentrations des gaz traces a permis de caractériser les contributions relatives des flux naturel et anthropique, et de la circulation atmosphérique associée à la mousson dans le sous-continent indien. Cette étude meten évidence le potentiel des nouvelles stations de mesure atmosphérique pour mieux contraindre les estimations de flux régionaux de GES. Dans un deuxième temps, un modèle global de chimie-transport LMDzINCA, avec un ‘zoom’ focalisé sur l’ASE (de résolution horizontale ~50 km) est utilisé pour simuler les champs de concentration de CO2 et CH4. Les concentrations simulées sont évaluées par rapport aux mesures de 30 stations réparties en ASE et dans les régions adjacentes. Le modèle de transport en version zoomée reproduit relativement bien les variabilités des mesures de CO2 et CH4, et améliore significativement les variations de CH4 par rapport au modèle standard de basse résolution sur le domaine d’étude. Enfin, les mesures des concentrations de CH4 des réseaux régionaux sont utilisées dans le système d’inversion PYVAR-LMDz-SACS avec les grilles zoomées, pour estimer les émissions de CH4 en ASE en 2010.Plusieurs scénarios sont réalisés afin de tester la sensibilité de l’inversion à différentes configurations des émissions a priori et des observations utilisées. L’inversion atmosphérique induit une réduction significative des émissions en comparaison aux inventaires a priori en Asie de l’Est (14-20%), en particulier en Chine du Nord (20-35%). L’estimation des émissions de CH4 est sensible à l’incertitude dans les bilans ‘bottom-up’ des émissions anthropiques en Asie de l’Est, particulièrement à la représentation très incertaine des sources localisées des mines de charbon en Chine du Nord
South and East Asia (SEA) is the world’s largest anthropogenic greenhouse gas (GHG) emitting region during the recent decades, yet estimates of regional GHG budgets remain uncertain either from bottom-up or top-down approaches. The aim of the thesis is to improve understanding of GHG budgets in SEA through atmospheric measurements from surface stations and regional inverse modeling. The first part of the thesis presents measurements of CO2, CH4, N2O, SF6, CO, and H2 from regular flask sampling at Hanle, Pondicherry and Port Blair, three new Indian stations established in the framework of the Indo-French collaboration. Time series of tracer concentrations are analyzed and related to variations in natural/anthropogenic fluxes and monsoon circulations in the Indian sub-continent, showing potential of these stations to constrain estimates of regional GHG fluxes. The second part of the study involves simulation of CO2 and CH4 using a zoomed version of the global chemistry transport model LMDzINCA, with a horizontal resolution of ~50km over SEA. Model performance is evaluated against observations from 30 surface stations in SEA and adjacent regions. The zoomed transport model shows the ability to reasonably reproduce CO2 and CH4 variabilities at stations, and improves model performance for CH4 compared to the standard model version within the zoomed region. Lastly, the CH4 emissions in SEA are retrieved for the year 2010 using atmospheric surface stations and a Bayesian inversion system PYVAR-LMDz-SACS with the zoomed model grids. Different setups of prior information are used in inversions to account for uncertainties in bottom-up inventories of anthropogenic emissions. Significant reduction in emissions compared to the prior estimates is found for East Asia (by 14–20%), particularly in North China (by 20–35%). The inverted CH4 budgets are sensitive to prior anthropogenic emissions in East Asia, especially in North China where coal mine hotspots dominate the budgets yet their representation is highly uncertain among different inventories

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Benoist, Anthony. "Eléments d'adaptation de la méthodologie d'analyse de cycle de vie aux carburants végétaux : cas de la première génération". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005919.

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Cette thèse vise à clarifier le panorama actuel des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) pour les carburants issus de cultures végétales, en vue d'identifier le potentiel et les marges de manœuvre de ces filières, pour la consommation d'énergie et les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES). A cette fin, après une analyse bibliographique de la méthodologie d'ACV, les études existantes sur les carburants végétaux de première génération sont revues et les causes de leurs disparités identifiées par une analyse de sensibilité portant sur les paramètres méthodologiques et les données. Il apparaît que les choix méthodologiques ont un impact prépondérant sur les résultats finaux, et des recommandations sont formulées quant à la réalisation de ces études d'ACV. Le lien étroit entre résultats d'ACV et localisation de la production est également relevé. Une simulation simplifiée des procédés a ensuite été effectuée pour mesurer l'impact sur les bilans d'ACV de variantes technologiques ou de modes de valorisation des co-produits. Si la valorisation énergétique des co-produits montre le potentiel d'économies le plus important, sa rentabilité n'est assurée que pour des prix du baril élevés et des cours des marchés agricoles modérés, et les économies de GES réalisées par hectare mobilisé sont moindres que dans les cas de référence. Enfin la méthodologie de l'ACV est complétée en intégrant le rôle des sols en tant que puits de carbone au sein des frontières du système. Ceci a conduit à proposer un cadre temporel de comparaison des scénarios plus précis, ainsi qu'à définir une méthode dynamique de pondération des GES en fonction de leur année d'émission, cohérente avec les usages actuels des pouvoirs radiatifs des gaz. Son application à deux cas d'étude de changements d'usage des sols démontre la nécessité de définir, pour la production de carburants végétaux, des critères d'efficacité d'usage des sols en plus de ceux relatifs aux économies de GES de la directive 2009/28/CE.

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Ammoura, Lamia. "Vers une quantification des secteurs d’émission de CO2 de l’agglomération parisienne". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV035/document.

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En réponse aux changements climatiques avérés et à une qualité de l'air qui se dégrade, la quantification des émissions de gaz à effet de serre et des polluants atmosphériques des régions urbanisées suscite un intérêt croissant. La meilleure description des émissions anthropiques actuellement disponible est proposée par les inventaires d'émission. Mais leurs estimations, fournies par secteur, reposent sur la combinaison de données d'activité et de facteurs d'émission déterminés sur bancs d'essai et qui ne représentent pas forcément bien les conditions réelles d'émission. Paris, en tant que 3e mégapole européenne, se place dans ce contexte et nous avons choisi d'utiliser des méthodes reposant sur l'acquisition de mesures in situ en région parisienne pour caractériser le signal urbain et vérifier les estimations de l'inventaire régional haute résolution d'Airparif. Les méthodes mises en place dans ce travail de thèse reposent sur l'utilisation conjointe de différents traceurs atmosphériques (CO, NOx, COV). En effet, ils sont co-émis au CO2 lors des processus de combustions incomplètes dans des proportions supposées caractéristiques du secteur d'émission. Les rapports de concentration entre les différentes espèces co-émises sont donc un outil de choix pour cette étude. Nous avons alors développé différentes méthodes d'évaluation de ces rapports pour caractériser les émissions pour l'une des sources prédominantes de CO2 à Paris (le trafic routier) ou dans le panache parisien. Les variabilités spatiale et saisonnière des rapports ont notamment pu être étudiées et les conclusions obtenues n'étaient pas forcément référencées dans les estimations des inventaires ou d'études antérieures. Nous avons comparé nos résultats aux estimations fournies par l'inventaire le plus récent d'Airparif qui apparait généralement surestimer ces rapports. Enfin, nous avons combiné les résultats de l'approche multi-espèces à ceux fournis par l'analyse des isotopes du carbone dans le CO2 (souvent utilisés comme référence pour l'étude des émissions anthropiques). D'après leur analyse, les émissions de CO2 à Paris sont majoritairement d'origine fossile (81 %) et l'utilisation des combustibles fossiles est répartie quasi équitablement. Finalement, l'accord satisfaisant trouvé entre les deux démarches (multi-espèces et isotopique) a permis d'affirmer leur pertinence pour l'étude des signaux urbains moyens
In response to changing air quality and climate, there is a growing interest in quantifying emissions ofatmospheric pollutants and greenhouse gases from urban areas. Currently emission inventories provide the most detailed description of anthropogenic emissions. However, their estimates rely on the combination of activity proxies and emission factors for individual source sectors calibrated for benchmarck situations that may significantly differ from real conditions. Paris, the third largest megacity in Europe, can be considered in this context. We used methods based on in situ measurements in this region to characterise the urban signal and independently assess the latest estimates from the regional inventory. The methods we developed rely on the joint analysis of atmospheric tracers (CO, NOx, VOCs) which are co-emitted with CO2 during incomplete combustion processes in ratios that are characteristic of each emission sector. These ratios between co-emitted species are thus an appropriate tool to study the urban signal. During this PhD, we developed several methods to evaluate the ratios using measurements for a major CO2 emission source in Paris (road traffic) or for measurements acquired in the urban atmosphere. We revealed spatial and seasonal variabilities in these ratios and the main conclusions were not necessarily in complete accordance with the ones from inventories or previous studies. We also compared our results to the estimates provided by the latest regional inventory, which appears to overestimate them in most cases. Finally, we combined the results obtained with the multi-species analysis to the ones provided by isotopic analyses (which are often used as a reference to study anthropogenic emissions). According to the analyses of these measurements, CO2 emissions in Paris came mostly from combustion of fossil fuels (81 %) and the use of each fossil fuel is almost equally distributed. Finally, the satisfactory agreement found between the two approaches (multi-species and isotopic one) confirmed their relevancefor the analysis of mean urban signals

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Deleuze, Christine. "Pour une dendrométrie fonctionnelle : essai sur l'intégration de connaissances écophysiologiques dans les modèles de production ligneuse". Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10090.

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L'objectif de ce travail etait d'enrichir quelques modeles forestiers elastiques, dits dendrometriques, a l'aide de la connaissance de processus physiologiques, pour mieux prendre en compte des variables environnementales et leur variation dans le temps. Cette demarche s'integre donc dans la modelisation a base eco-physiologique. Celle-ci necessite a la fois un tour d'horizon des processus physiologiques connus et quantifies, le choix de leur prise en compte, ou non en fonction des objectifs du modele et enfin leur formalisation et integration dans un modele global de croissance. Elle est actuellement bien developpee pour les plantes et il s'agissait de prendre en compte le caractere particulier de la croissance secondaire chez les arbres. Le modele biologique choisi etait l'epicea commun en peuplement equienne monospecifique

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Wittig, Sophie. "Estimating methane sources and sinks in the Arctic using atmospheric data assimilation". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASJ002.

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L'Arctique est une région critique pour le changement climatique. Les températures aux hautes latitudes Nord augmentent environ trois fois plus vite que la moyenne mondiale : les changements environnementaux tels que la diminution de l'étendue de la banquise ou le dégel du pergélisol progressent donc rapidement. En conséquence, des rétroactions climatiques positives sont déclenchées dans cette région, ce qui accélère encore son réchauffement. L'un de ces changements est la possible augmentation des émissions de méthane (CH4). Le CH4 est un puissant gaz à effet de serre dont la concentration moyenne mondiale dans l'atmosphère a augmenté d'environ 160 % depuis l'ère préindustrielle, une tendance qui se retrouve en Arctique. Actuellement, diverses sources de CH4, naturelles et anthropiques, contribuent aux émissions en Arctique. Les émissions anthropiques sont principalement dues à l'extraction et à la distribution de combustibles fossiles par les nations arctiques. La principale source naturelle de CH4 est constituée par les zones humides situées aux hautes latitudes Nord, mais d'autres systèmes d'eau douce, les feux de forêt, des flux géologiques et des émissions océaniques de différentes origines contribuent également au bilan de CH4 de l'Arctique. En outre, le dégel et la déstabilisation du pergélisol terrestre et sous-marin pourraient augmenter les émissions de CH4 dans un avenir proche, par exemple en raison de l'exposition de la matière organique du sol. Cependant, l'évaluation des émissions de CH4 en Arctique et de leur contribution au budget mondial reste difficile. Cela est dû, d'une part, aux difficultés à effectuer des mesures dans des zones aussi difficiles d'accès. D'autre part, de fortes variations dans la distribution spatiale des sources de méthane et une mauvaise compréhension des effets des changements en cours sur la décomposition du carbone, la végétation et l'hydrologie compliquent l'évaluation. Le but de ce travail est donc de réduire les incertitudes sur les estimations actuelles des émissions de CH4 grâce à une approche de modélisation inverse pour mieux quantifier les sources et les puits de CH4 pour les années récentes (2008 à 2019). Plus précisément, il s'agit de détecter les tendances des émissions de CH4 et les changements éventuels dans les cycles saisonniers et d'analyser la capacité du réseau d'observation in-situ actuel à caractériser les différents secteurs et les tendances futures potentiellement causées par une "bombe à méthane". La mise en œuvre de l'inversion comprend des simulations par le modèle de transport atmosphérique FLEXPART, des émissions provenant d'inventaires et de modèles biogéochimiques et des données de concentrations atmosphériques de CH4 en 42 sites d'observation dans différentes nations arctiques. Les résultats de l'inversion montrent que la majorité des sources de CH4 actuellement présentes aux hautes latitudes sont peu contraintes par le réseau d'observation existant. On ne peut donc tirer des conclusions sur les tendances et les changements dans le cycle saisonnier pour les secteurs correspondants. Seuls les flux de CH4 des zones humides sont suffisamment contraints, principalement en Amérique du Nord. Au cours de la période étudiée, les émissions des zones humides ont une légère tendance négative en Amérique du Nord et une légère tendance positive en Eurasie orientale. Dans l'ensemble, les émissions de CH4 obtenues sont inférieures aux estimations ascendantes mais supérieures aux résultats des inversions globales. La contrainte insuffisante du réseau d'observation se retrouve dans un scénario simulant des augmentations futures des émissions de CH4. Les tendances appliquées ont non seulement été détectées de manière incorrecte dans les régions où elles étaient prescrites mais encore, des émissions élevées de CH4 ont été attribuées à des zones où aucune tendance n'était présente. Un hypothétique réseau d'observation étendu ne montre que des améliorations mineures
The Arctic is an especially critical region with regard to global climate change. With temperatures in high northern latitudes increasing around three times faster than the global average, changes in environmental characteristics such as declining sea ice extend or thawing permafrost soils are proceeding rapidly. As a consequence, positive climatic feedbacks are triggered in this region, whereby the Arctic warming is accelerated even further. One important impact is the high risk of increased methane (CH4) emissions. CH4 is a potent greenhouse gas whose global average concentration in the atmosphere has increased by about 160 % since pre-industrial times, a trend that is also reflected in the Arctic. Currently, various CH4 sources, both natural and anthropogenic, are contributing to CH4 emissions from the Arctic region. Anthropogenic emissions are predominantly caused by the extraction and distribution of fossil fuels by the Arctic nations. The dominant natural source of CH4 are high northern latitude wetlands; however, other freshwater systems, wildfire events, geological fluxes and oceanic emissions of different origins also contribute to the Arctic CH4 budget. Furthermore, the thawing and destabilization of terrestrial and sub-sea permafrost will potentially increase CH4 emissions in the near future, for instance by the exposure of degradable soil organic matter. However, assessing the amount of CH4 emissions in the Arctic and their contribution to the global budget still remains challenging. This is on the one hand due to the difficulties in carrying out accurate measurements in such remote areas. Besides, high variations in the spatial distribution of methane sources and a poor understanding of the effects of ongoing changes in carbon decomposition, vegetation and hydrology also complicate the assessment. Therefore, the aim of this work is to reduce uncertainties on current bottom-up estimates of CH4 emissions as well as soil oxidation by implementing an inverse modeling approach in order to better quantify CH4 sources and sinks for the most recent years (2008 to 2019). More precisely, the objective is to detect occurring trends in the CH4 emissions and potential changes in seasonal emission patterns as well as to analyze the capability of the current stationary observation network in the Arctic to constrain the different CH4 sectors and to detect possible future trends caused by a potential “methane bomb”. The implementation of the inversion included hereby footprint simulations obtained with the atmospheric transport model FLEXPART, various emission estimates from inventories and land surface models as well as data of atmospheric CH4 concentrations from 42 surface observation sites in the Arctic nations. The results of the inversion showed that the majority of the CH4 sources currently present in high northern latitudes are poorly constrained by the existing observation network. Therefore, conclusions on trends and changes in the seasonal cycle could not be obtained for the corresponding CH4 sectors. Only CH4 fluxes from wetlands are adequately constrained, predominantly in North America. Within the period under study, wetland emissions show a slight negative trend in North America and a slight positive trend in East Eurasia. Overall, the estimated CH4 emissions are lower compared to the bottom-up estimates but higher than similar results from global inversions. The insufficient constraint by the observation network is also shown by a hypothetical scenario simulating future increases in CH4 emissions. Thereby, the applied trends are not only incorrectly detected in the regions they are assigned to, but elevated CH4 emissions are also attributed to areas where no trend is given by the scenario. A hypothetical expanded observation network of stationary sites show hereby only minor improvements

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Veloso, Amanda Gabriela Maia. "Modélisation spatialisée de la production, des flux et des bilans de carbone et d'eau des cultures de blé à l'aide de données de télédétection : application au sud-ouest de la France". Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2695/.

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Les terres agricoles, qui occupent plus d'un tiers de la surface continentale de la Terre, contribuent au changement climatique et sont aussi affectées par ces changements puisque leur production est contrainte par les conditions climatiques et les ressources en eau. L'objectif principal de cette thèse est donc de quantifier et d'analyser la production et aussi les principales composantes des cycles biogéochimiques du carbone et de l'eau des agrosystèmes, pour des années climatiques contrastées, afin d'identifier les meilleures stratégies pour maintenir la production et réduire les impacts environnementaux. Ce travail a été focalisé sur les cultures de blé du sud-ouest de la France. Pour répondre à cet objectif nous proposons une approche de modélisation spatialisée qui combine : i) des données de télédétection optique à hautes résolutions spatiale et temporelle, ii) des modèles de culture semi-empiriques et iii) un ample dispositif de mesures in-situ pour la calibration et la validation des modèles. L'utilisation combinée de ces trois outils offre de nouvelles perspectives pour la modélisation et le suivi des agrosystèmes à l'échelle régionale et globale
The agricultural lands that occupy more than one third of Earth's terrestrial surface contribute to climate change and are also impacted by those changes, since their production is conditioned by climatic conditions and water resources. The main objective of this thesis is therefore to quantify and analyze the production and also the main components of the carbon and water biogeochemical cycles for crop ecosystems in contrasted climatic years, focusing specifically on the winter wheat crop, in order to identify the best strategies for maintaining crop production and reducing environmental impacts. The study area is located in southwest France. We propose a regional modeling approach that combines: i) high spatial and temporal resolutions optical remote sensing data, ii) simple crop models and iii) an extensive set of in-situ measurements for models' calibration and validation. The combined use of these three 'tools' opens new perspectives for advanced agro-ecosystems modeling and monitoring at regional or global scales

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Kyulavski, Vladislav Dimitrov. "Greenhouse gas emissions and soil carbon stocks associated with crop residues and organic fertilizers mixtures in sugar cane cropping systems". Thesis, La Réunion, 2019. https://elgebar.univ-reunion.fr/login?url=http://thesesenligne.univ.run/19_27_VDKyulav.pdf.

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Dans le contexte environnemental actuel il est nécessaire d’optimiser l’utilisation des ressources pour réduire les déchets et les émissions de gaz à effet de serre (GES). L’utilisation de ressources renouvelables et le recyclage sont au cœur du modèle d’économie circulaire, selon lequel le déchet est une ressource mobilisable, transformable, réutilisable et par conséquent non limitée. En agriculture, le cercle vertueux de l’économie circulaire peut être mis en place à travers le recyclage des matières organiques en tant que fertilisants et l’adoption d’une approche agroécologique qui privilégie les services écosystémiques pour lutter contre les nuisibles, protéger le sol et augmenter ses stocks de carbone, dont un des exemples est le paillage. Dans la culture de canne à sucre, la paille laissée à la surface du sol, est aussi de plus en plus convoitée par les industriels pour la production d’agrocarburant de seconde génération. L’émergence d’une telle concurrence d’usage de la biomasse et les enjeux environnementaux sous-jacents imposent d’évaluer à la fois les avantages et les inconvénients agronomiques et environnementaux du recyclage conjoint du paillis de canne à sucre et des fertilisants organiques. Les objectifs de ce travail sont donc i) de comparer l’effet des fertilisants de qualité physicochimique contrastée, sur la décomposition d’un paillis de canne à sucre, et ii) d’évaluer les potentialités d’émission de GES des mélanges paillis-fertilisant en fonction de la quantité de paille laissée et de la qualité des fertilisants apportés. La stratégie de recherche adoptée visait dans un premier temps à détecter des interactions carbone/azote lors du recyclage conjoint de la paille et des fertilisants organiques. Nous avons ainsi testé la prédictibilité des dynamiques de minéralisation du C et du N des matières organiques seules, ou en mélange (paille/fertilisant) en laboratoire, par un modèle additif simple et un modèle mécaniste de transformation du carbone et de l’azote dans le sol – CANTIS. Nos résultats ont montré que les deux modèles ont surestimé la minéralisation du C et n’ont pas prédit correctement la minéralisation du N des deux mélanges. Cette interaction antagoniste pour les mélanges a pu être corrigée par l’application d’un facteur de contact dans CANTIS, qui reflète la diminution de la biodisponibilité du C et du N, due à des hétérogénéités de distribution à une échelle fine du sol. Dans un deuxième temps, nous avons effectué des essais au champ (en condition réelles) pour suivre à la fois la décomposition de la paille de canne à sucre en mélange avec des fertilisants organiques et les émissions de GES. La quantité de paille décomposée a été proportionnelle à la quantité initiale laissée et n’a été affectée ni par la quantité de paille initiale, ni par le type de fertilisant apporté. Cette proportionnalité est transposable aux potentialités de stockage de carbone dans le sol et devrait être considérée lors de la mise en place de programmes de séquestration de carbone dans le sol ou lors de l’exportation de la paille pour une utilisation par ailleurs. Le type de fertilisant a un rôle clef sur les émissions de GES à court terme après la fertilisation. Les flux d’émissions moyens de CO2 et de N2O les plus élevés ont été obtenus en appliquant du lisier de porc, qui a une forte teneur en eau et est riche en N minéral. A l’inverse, les cinétiques des émissions de GES des fertilisants solides ont été régis par des facteurs environnementaux, dont certains pourraient être contrôlés, tels que l'apport en eau ou la quantité de fertilisant. L’utilisation de fertilisants organiques est bénéfique lorsqu’ils sont riches en N organique et pauvres en teneur en eau, comme la boue de station d’épuration sèche, mais la minéralisation de l’azote dans ce cas est progressive et nécessite l’élaboration de plans d’épandage spécifiques pour répondre aux besoins des cultures
In the current environmental context, it is crucial to optimize the use of resources to reduce waste and greenhouse gas (GHG) emissions. Renewable resources use and recycling lies at the heart of the circular economy model, in which a waste is a mobilizable, transformable, reusable and therefore renewable resource. In agriculture, the “virtuous circle” of circular economy can be achieved through the recycling of organic wastes as fertilizer and the adoption of an agroecological approach that favors ecosystem services for pest control, soil protection and carbon stocks increase, one of the examples of which is mulching. In sugarcane cropping systems straw left on the soil surface is also increasingly coveted by industrial sector to produce second-generation agrofuels. The emerging competition for biomass use and the underlying environmental issues make it necessary to assess both, the agronomic and the environmental advantages and disadvantages of joint recycling of sugarcane mulch and organic fertilizers. Therefore, the objectives of this work are i) to compare the effect of fertilizers of contrasting physicochemical quality, on the decomposition of a sugarcane mulch, and ii) to evaluate the potential of GHG emissions from mulch-fertilizer mixtures, according to the quantity of straw left and the quality of the fertilizers applied. The research strategy adopted in a first step aimed to detect carbon/nitrogen interactions during the combined recycling of straw and organic fertilizers. We have thus tested the predictability of the mineralization dynamics of C and N of the organic materials alone, or in mixture (straw/fertilizer) in the laboratory, by a simple additive model, and a mechanistic model of carbon and nitrogen transformation in the soil - CANTIS. Our results showed that both models overestimated the C mineralization and did not correctly predict the N mineralization of the mixtures. This antagonistic interaction for the mixtures was corrected by the application of a contact factor in CANTIS, which reflects the bioavailability decrease of C and N, due to distribution heterogeneities at a fine scale within the soil. In a second step, we conducted field trials (under real conditions) to measure both the decomposition of sugarcane straw mixed with organic fertilizers and GHG emissions. The amount of straw decomposed was proportional to the initial amount left and was affected neither by the amount of straw nor the type of fertilizer provided. This proportionality is transposable to the potential for carbon sequestration in the soil and should be considered when setting up carbon sequestration or when exporting the straw for alternative use. The type of fertilizer plays a key role in GHG emissions in the short term after fertilization. The highest average CO2 and N2O emission fluxes were obtained by applying pig slurry, which has a high water content and is rich in mineral N. Conversely, the kinetics of GHG emissions from solid fertilizers have been governed by environmental factors, some of which could be controlled, such as water intake or fertilizer quantity application. The use of organic fertilizers is beneficial when they are rich in organic N and poor in water content, such as dry sewage sludge, but the mineralization of nitrogen in this case is gradual and requires elaboration of a specific application strategies to meet crop needs. A better integration of the interactions between the different N and C sources should be considered, in order to develop modeling as a precise tool for the management of an agroecosystem

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Verbeke, Thomas. "Développement et quantification des impacts de l’ozone sur la biosphère continentale dans un modèle global de végétation". Electronic Thesis or Diss., Versailles-St Quentin en Yvelines, 2015. http://www.theses.fr/2015VERS026V.

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L’ozone (O3) est un gaz reconnu comme un des polluants atmosphériques majeurs du XXIème siècle, de par ses propriétés très oxydantes. Dans les plus basses couches de notre atmosphère, ce polluant secondaire est produit par des réactions photochimiques impliquant des précurseurs émis par les activités humaines et la végétation. De nombreuses études expérimentales ont révélées le caractère phytotoxique de l’O3, qui dégrade sévèrement la photosynthèse, réduit le rendement des récoltes et inhibe la croissance des arbres. Afin de quantifier les effets de l’O3 sur les écosystèmes à l’échelle globale, des modèles numériques ont été développés. Dans cette thèse, nous avons principalement développé un nouveau modèle d’impact basé sur le concept dose/réponse au sein du modèle global de végétation ORCHIDEE. L’approche semi-mécaniste utilisée vise à représenter de manière simplifiée les effets du stress oxydatif causés par l’O3 sur la photosynthèse. L’étalonnage des paramètres a été réalisé en utilisant des données physiologiques issues majoritairement d’expériences de fumigation à l’air libre et en chambres à ciel ouvert menées pendant la saison de croissance de plusieurs espèces végétales. Cette étape de calibration a permis de déterminer les paramètres spécifiques à plusieurs types fonctionnels de plantes. La sensibilité du modèle à l’O3 et à son interaction avec le CO2 et le stress hydrique a ensuite été testée. A l’échelle locale, notre modèle d’impact reproduit fidèlement l’allure de la réponse de la photosynthèse observée in situ à l’échelle saisonnière, et l’élévation du CO2 compense partiellement l’impact de l’O3. En outre, le couplage entre la photosynthèse et la conductance stomatique dans ORCHIDEE permet de simuler la limitation des effets de l’O3 par les flux entrants. La fermeture stomatique réduit également la transpiration, ce qui augmente l’humidité du sol et préserve ainsi la végétation d’un stress hydrique accentué. Cependant, les effets observés sur la respiration autotrophe ne sont pas représentés et l’impact sur la surface foliaire est sous-estimé. Afin d’évaluer la performance du modèle, nous avons comparé l’impact simulé sur la productivité nette (NPP) annuelle avec l’effet estimé par les relations empiriques linéaires standards, recommandées par l’UNECE pour évaluer les risques phytotoxiques chez plusieurs types d’écosystèmes. En outre, à l’échelle globale, nous obtenons des résultats similaires aux estimations réalisées avec un autre modèle de végétation munie d’une paramétrisation d’impact différente. Enfin, nous estimons que les concentrations actuelles causent localement une chute de productivité nette totale annuelle allant jusqu’à 11.7% en moyenne dans le nord-est des Etats-Unis, et réduirait le contenu en carbone du sol de 10.9% dans cette région et de 42.5% en Indonésie si la pollution actuelle perdure pendant 50 ans. Ce travail indique que l’impact de l’O3 sur la végétation est non-négligeable dans le modèle ORCHIDEE, et doit être pris en compte dans les études globales du bilan de carbone terrestre
Ozone (O3) is a gas recognized as a major atmospheric pollutant of the 21st century, due to its strong oxidant properties. As a secondary pollutant, O3 is produced by photochemical reactions between both anthropogenic and biogenic precursors. Numerous experimental studies have highlighted the phytotoxic effects of O3, which severely impairs photosynthesis, reduces crop yields and forest growth. Numerical models are used in order to quantify the impact of O3 at global scale. In this thesis, the major work was to develop a new parameterization based on the dose/response concept and to integrate it in the global vegetation model ORCHIDEE. We used a semi-mechanist approach to represent the effects of oxidative stress induced by O3 on photosynthesis. Parameters were obtained by comparing modelled and observed physiological variables related to free-air and open-top chamber fumigation experiments, carried out during the growing period for different plant species corresponding to several plant functional types in the model. Sensitivity tests were conducted to evaluate the influence of O3 and its interactive effects with CO2 and water-stress on the ecophysiological processes in ORCHIDEE. We reproduced the curvilinear response observed on photosynthesis at the leaf level during a growing season, and the elevation of CO2 concentration partially mitigates the O3 effect. The induced simulated stomatal closure slows down the impact on photosynthesis coupled to conductance by reducing the entering O3 fluxes. It also decreases transpiration and increases soil water content, which protects vegetation from higher water-stress. However, observed changes in autotrophic respiration are not simulated and the impact on foliar surface is underestimated. In order to evaluate the performance of our model, we compared the simulated impact on annual net primary productivity (NPP) with the empirical linear dose/response relationships recommended by UNECE to assess the risk for different types of ecosystems. Moreover, at global scale, we found results similar to those from another land surface model using a different impact relationship. Finally, we estimated that current O3 concentrations cause locally a decrease in total annual net productivity up to 11.7% on average in the north-west of USA, and could decrease the soil carbon content by 10.9% in this region and by 42.5% in Indonesia, if current O3 pollution remains the same for 50 years. This work confirms that impact of O3 on vegetation is non-negligible in the model ORCHIDEE, and must be considered in global carbon budget modelling

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Brotons, Jefferson. "Le plan climat-air-énergie de la Métropole Aix-Marseille-Provence : une analyse juridique". Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0456/document.

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À travers l'analyse de la politique climatique à l'échelle intercommunale, la question est aujourd'hui de savoir si le cadre règlementaire apparaît à la fois juridiquement efficace et effectif dans la réalisation des objectifs intercommunaux d'atténuation des émissions de gaz à effet de serre et d'adaptation au changement climatique. Cette analyse prend pour objet d'étude la constitution du plan climat de la Métropole Aix-Marseille-Provence, institution concernée par un ensemble des réformes territoriales, et ce notamment dans la construction de sa politique climatique métropolitaine
Through the analysis of the legal components of the climate action at an intercommunal scale, the question is whether the legal framework built in order to reach the objectives of GHG emissions mitigation and climate change adaptation appears suitable in terms of efficacy and implementation. We explore the establishment of the climate planning document of Aix-Marseille-Provence Metropolis, an institution affected by numerous structural changes in link with territorial reforms

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Ammoura, Lamia. "Vers une quantification des secteurs d’émission de CO2 de l’agglomération parisienne". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV035.

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En réponse aux changements climatiques avérés et à une qualité de l'air qui se dégrade, la quantification des émissions de gaz à effet de serre et des polluants atmosphériques des régions urbanisées suscite un intérêt croissant. La meilleure description des émissions anthropiques actuellement disponible est proposée par les inventaires d'émission. Mais leurs estimations, fournies par secteur, reposent sur la combinaison de données d'activité et de facteurs d'émission déterminés sur bancs d'essai et qui ne représentent pas forcément bien les conditions réelles d'émission. Paris, en tant que 3e mégapole européenne, se place dans ce contexte et nous avons choisi d'utiliser des méthodes reposant sur l'acquisition de mesures in situ en région parisienne pour caractériser le signal urbain et vérifier les estimations de l'inventaire régional haute résolution d'Airparif. Les méthodes mises en place dans ce travail de thèse reposent sur l'utilisation conjointe de différents traceurs atmosphériques (CO, NOx, COV). En effet, ils sont co-émis au CO2 lors des processus de combustions incomplètes dans des proportions supposées caractéristiques du secteur d'émission. Les rapports de concentration entre les différentes espèces co-émises sont donc un outil de choix pour cette étude. Nous avons alors développé différentes méthodes d'évaluation de ces rapports pour caractériser les émissions pour l'une des sources prédominantes de CO2 à Paris (le trafic routier) ou dans le panache parisien. Les variabilités spatiale et saisonnière des rapports ont notamment pu être étudiées et les conclusions obtenues n'étaient pas forcément référencées dans les estimations des inventaires ou d'études antérieures. Nous avons comparé nos résultats aux estimations fournies par l'inventaire le plus récent d'Airparif qui apparait généralement surestimer ces rapports. Enfin, nous avons combiné les résultats de l'approche multi-espèces à ceux fournis par l'analyse des isotopes du carbone dans le CO2 (souvent utilisés comme référence pour l'étude des émissions anthropiques). D'après leur analyse, les émissions de CO2 à Paris sont majoritairement d'origine fossile (81 %) et l'utilisation des combustibles fossiles est répartie quasi équitablement. Finalement, l'accord satisfaisant trouvé entre les deux démarches (multi-espèces et isotopique) a permis d'affirmer leur pertinence pour l'étude des signaux urbains moyens
In response to changing air quality and climate, there is a growing interest in quantifying emissions ofatmospheric pollutants and greenhouse gases from urban areas. Currently emission inventories provide the most detailed description of anthropogenic emissions. However, their estimates rely on the combination of activity proxies and emission factors for individual source sectors calibrated for benchmarck situations that may significantly differ from real conditions. Paris, the third largest megacity in Europe, can be considered in this context. We used methods based on in situ measurements in this region to characterise the urban signal and independently assess the latest estimates from the regional inventory. The methods we developed rely on the joint analysis of atmospheric tracers (CO, NOx, VOCs) which are co-emitted with CO2 during incomplete combustion processes in ratios that are characteristic of each emission sector. These ratios between co-emitted species are thus an appropriate tool to study the urban signal. During this PhD, we developed several methods to evaluate the ratios using measurements for a major CO2 emission source in Paris (road traffic) or for measurements acquired in the urban atmosphere. We revealed spatial and seasonal variabilities in these ratios and the main conclusions were not necessarily in complete accordance with the ones from inventories or previous studies. We also compared our results to the estimates provided by the latest regional inventory, which appears to overestimate them in most cases. Finally, we combined the results obtained with the multi-species analysis to the ones provided by isotopic analyses (which are often used as a reference to study anthropogenic emissions). According to the analyses of these measurements, CO2 emissions in Paris came mostly from combustion of fossil fuels (81 %) and the use of each fossil fuel is almost equally distributed. Finally, the satisfactory agreement found between the two approaches (multi-species and isotopic one) confirmed their relevancefor the analysis of mean urban signals

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Liu, Yunsong. "Characterizing methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) emissions through mobile platforms from local to national scale". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASJ021.

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Le méthane et le dioxyde de carbone sont les gaz à effet de serre (GES) d'origine humaine les plus abondants dans l'atmosphère. Leur concentration croissante dans l'atmosphère est la principal cause du changement climatique. Il est donc essentiel de surveiller l'évolution de leurs sources et de leurs puits. Une caractérisation et une quantification précises de leurs émissions territoriales provenant de différents secteurs sont nécessaires pour déterminer et gérer des actions et des politiques d'atténuation efficaces. L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer la caractérisation des émissions de CH4 et de CO2 secteur par secteur, de l'échelle locale à l'échelle nationale, via le développement de stratégies d'observation mobiles exploitant des plateformes telles que la voiture, le drone et l'avion.Cette étude comporte trois parties. La première partie vise à vérifier un inventaire national de CH4 avec une méthode reproductible, en prenant pour base Chypre. Je me concentre sur la quantification des émetteurs de méthane significatifs (décharges et zones d'élevage) qui représentent cumulativement 28% des émissions nationales de méthane. L'approche se base sur des mesures mobiles en voiture et une modélisation par dispersion gaussienne. Les émissions de méthane calculées provenant des décharges et de la fermentation entérique du bétail étaient environ 160% et 40% plus importantes, respectivement, que les estimations sectorielles ascendantes utilisées dans l'inventaire national. Ces enquêtes mobiles montrent qu'un ensemble de mesures in situ ciblant des points chauds représentatifs des émissions de méthane avec une couverture temporelle et spatiale cohérente peut largement améliorer les inventaires nationaux ascendants des émissions.La deuxième partie se concentre sur les méthodes de quantification des émissions de CH4 pour l'industrie pétrolière et gazière. Elle compare dix systèmes commerciaux de pointe de quantification du méthane par le biais d'une série d'expériences de rejet contrôlé dans une station de compression inerte. Les rejets contrôlés couvraient une série de situations, y compris différents taux de fuite et conditions de vent. Les résultats indiquent que les systèmes "source-level" (proches d'une fuite unique) sous-estiment généralement les émissions, tandis que les systèmes "site-level" (intégrant les émissions pour le site) reposant sur la dispersion atmosphérique surestiment légèrement les taux d'émission. L'analyse de cette partie souligne que les drones (UAV) ont le potentiel de combler le fossé entre les observations au sol et les observations aériennes, mais sont fortement sensibles au vent.La dernière partie était consacrée au développement des mesures de GES par drone. J'ai développé et validé un nouveau système de capteur portable UAV-CO2 qui est léger mais reste suffisamment précis. Grâce à une procédure minutieuse de caractérisation, de correction et de calibration du capteur, nous atteignons une précision en vol de ± 2 ppm (1σ) à 1 Hz et de ± 1 ppm (1σ) à 1 min. Ce système est relativement peu coûteux et facile à reproduire, et a le potentiel pour réaliser une large gamme d'applications sur le terrain, telles que la surveillance des émissions urbaines et des sources ponctuelles.En bref, ce doctorat fait un pas en avant pour la réconciliation future des estimations d'émissions de GES basées sur divers systèmes d'observation et différentes approches, et recherche des méthodes facilement duplicables et applicables à d'autres régions et secteurs d'émission. Alors que les approches mobiles présentées ici représentent clairement des options importantes pour le suivi des émissions, des défis significatifs demeurent dans la capacité actuelle d'estimer régulièrement les trajectoires d'émissions de GES anthropiques avec une précision suffisante et à grande échelle
Methane and carbon dioxide are the most abundant human-induced greenhouse gases (GHG) in the atmosphere. Their increasing atmospheric concentration is the main driver of climate change. Therefore, it is critical to monitor the evolution of their sources and sinks. Accurate characterization and quantification of their territorial emissions from different sectors are required in order to determine and manage efficient mitigation actions and policies. The main goal of this Ph.D. is to improve the characterization of CH4 and CO2 sectoral emissions from local to national scale through the development of mobile observation strategies including platforms such as car, drone and aircraft.This study consists of three parts. The first part aims at verifying a national CH4 inventory with a replicable method. I focus on surveying and quantifying significant methane emitters that represent 28% of national (Cyprus) methane emissions. These are essentially landfills and cattle farm areas. The approach is based on car-based mobile measurements and Gaussian plume dispersion modelling. The calculated methane emissions from landfills and enteric fermentation of cattle were about 160% and 40% larger, respectively, than the bottom-up sectoral estimates used in the national inventory. These mobile surveys show that an ensemble of in situ measurements targeting representative methane emission hotspots with consistent temporal and spatial coverage can largely improve national bottom-up emission inventories.The second part focuses on methods to quantify CH4 emissions for the oil and gas industry. It compares ten state-of-the-art commercial methane quantification systems through a series of controlled release experiments at an inert compressor station. The controlled releases covered a range of situations including various leak rates and wind conditions. The results indicated that ‘source-level' systems (close to single leak) generally underestimate emissions, while ‘site-level' systems (integrating emissions for the site) relying on atmospheric dispersion slightly overestimate emission rates. The analysis of this part highlights that unmanned aerial vehicles (UAV) have the potential to bridge the gap between ground-based and airborne observations but are strongly wind sensitive.The last part focused on the development of UAV GHG measurements. I have developed and validated a novel portable UAV-CO2 sensor system that is lightweight but remains sufficiently precise. Through a careful sensor characterization, correction and calibration procedure, we reach an in-flight precision of ± 2 ppm (1σ) at 1 Hz and ± 1 ppm (1σ) at 1 min. This system is relatively inexpensive and easy to reproduce, and has the potential to perform a wide range of field applications, such as urban and point source emissions monitoring.In short, this Ph.D. makes a step forward for future reconciliation of GHG emission estimates based on various observation systems and different approaches, and seeks methods that are easily duplicated and applicable to other regions and emission sectors. While mobile approaches presented here clearly represent important monitoring options, significant challenges remain in current capacity to estimate routinely anthropogenic GHG emission trajectories with sufficient precision and at large scale

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Cochran, Ian Thomas. "The local-level management of climate change : the case of urban passenger transportation in France". Paris 9, 2012. http://basepub.dauphine.fr/xmlui/handle/123456789/9783.

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La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est l'un des problèmes d'action collective les plus importants et les plus urgents auxquels l'humanité doit faire face. Répondre à ce défi politique transversal et transnational semble exiger une action à plusieurs échelles de gouvernance : cela va des changements des comportement individuels à des modifications importantes des cadres réglementaires et des processus de décision locaux, nationaux et internationaux. Adoptant une approche interdisciplinaire, ce projet est élaboré à partir des théories de l'action collective, de l’économie institutionnelle, ainsi que de la gouvernance à multiniveaux et les outils d'expertise afin d’analyser ce qui semble être un modèle de gouvernance « polycentrique » capable d'atteindre les objectifs d'atténuation des GES. Ce projet pose plus globalement la question primordiale de savoir quels sont les changements de gouvernance nécessaires pour générer des réductions réelles et définitives des émissions de GES dans le secteur du transport urbain de passagers. L'atténuation des GES dépend non seulement de la capacité des acteurs de se coordonner, mais également des outils d'information nécessaires pour intégrer ces questions dans la prise de décision à plusieurs niveaux de gouvernance et tributaires des différentes priorités politiques hétérogènes. L'analyse et les conclusions résultant de cette recherche apportent un certain nombre de contributions à la fois à la littérature théorique, et à la pratique générale de la politique ainsi qu’au processus décisionnel spécifique à la France dans le domaine du transport, de la planification urbaine et la gouvernance climatique
The reduction of GHG emissions is one of the largest and most pressing collective-action problems facing humanity. Addressing this transversal, trans-boundary policy challenge requires action at multiple scales of governance: from behavioral changes by individuals to modifications of local, national and international regulatory frameworks and decision-making processes. Taking an interdisciplinary approach, this project draws on theories on collective action, institutional economics, multilevel governance, and indicators in decision making to analyze what appears to be an increasingly polycentric governance approach to achieving cross-scale action on GHG mitigation. This dissertation addresses the over-arching question of what governance changes are needed to deliver lasting GHG emissions reductions in the urban passenger transport sector in France? Achieving greenhouse gas mitigation is dependent not only on the ability of actors to coordinate action, but also on the information tools needed to integrate these issues into decision-making at multiple levels of government and across policy priorities. Thus, GHG mitigation must be linked as an often-complementary issue with existing policy priorities. The analyses and findings resulting from this dissertation have a number of contributions to make both to the theoretical literature as well as to general policy practice and the specific decision-making process in France in terms of transport, urban planning and climate governance

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Breka, Jean Noël Ouraga. "Mise en place d'une logistique verte : (Technique d'optimisation de l'émission du CO2 d'une plate-forme distributeur vers les sites du client : une application au secteur agroalimentaire français)". Paris 1, 2011. http://www.theses.fr/2011PA010027.

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Cette recherche a pour principal intérêt d'apporter une aide à la décision quant à la mise en place de la logistique verte dans les entreprises agroalimentaires françaises, en utilisant des techniques d'optimisation (technique d'optimisation de l'émission du CO2 d'une plate-forme distributeur vers les sites du client: une application au secteur agroalimentaire français). Nous démontrons que les entreprises sont essentiellement motivées par quatre facteurs qui sont la conformité aux réglementations gouvernementales qui deviennent de plus en plus strictes à l'égard de l'environnement, l'accès au marché qui devient restreint dans le cas où l'entreprise ne prend pas le virage vert, l'amélioration de l'image de l'entreprise et l'obtention d'un avantage concurrentiel. Cependant le manque d'information, les investissements élevés et la non visibilité du retour sur investissement constituent des freins à la mise en place d'une logistique verte. Devant la réticence des entreprises à la mise en place d'une logistique verte, la mutualisation des ressources logistiques est proposée comme un élément de solution permettant la mise en place d'une chaîne logistique verte. Il s'agit d'une construction entre partenaires indépendants des schémas logistiques qui optimisent leurs chaînes d'approvisionnement ou supply chains. Il en résulte une mise en commun de leurs ressources (entrepôts, plates-formes, moyens de transport, etc. ) et de leurs systèmes à travers la définition des réseaux logistiques mutualisés. L'évaluation de la performance de cette organisation est réalisée en premier lieu sur le plan environnemental à travers les gains en émissions de CO2 du transport afférant puis économique par les conséquences en coût de ces opérations et la différence avec une optimisation économique. Ce principe de mutualisation est appliqué à un ensemble de petites et moyennes entreprises dans le domaine de l'alimentaire qui servent un même client. Pour démontrer la performance de la mutualisation, la situation actuelle a été comparée à la situation après la mutualisation et ce, à travers une modélisation de l'émission du CO2. Les résultats obtenus montrent que la mutualisation entraîne dans tous les cas une réduction d'émission de CO2 significative et des variations de coûts significatives.

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El, yazidi Abdelhadi. "Estimation des flux de CO2 et de CH4 en France en utilisant les concentrations atmosphériques du réseau ICOS et les techniques d'assimilation de données". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV067.

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Depuis la révolution industrielle, les croissances économique et démographique ont augmenté de manière exponentielle induisant l’augmentation de la combustion d’énergies fossiles, telles que le charbon, le pétrole, et le gaz naturel. La combustion de ces sources d’énergie conduit à l’émission de gaz à effet de serre, principalement le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), qui par leur accumulation dans l’atmosphère entraînent une augmentation de l’effet de serre. Selon le GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Évolution du Climat), l’implication des émissions anthropiques dans l’augmentation de l’effet de serre est extrêmement probable avec un pourcentage de certitude qui dépasse 95%. Toutefois, l’estimation des bilans régionaux d'émissions de GES reste très incertaine. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’amélioration de l’estimation des bilans régionaux de GES en France, en utilisant pour la première fois les concentrations atmosphériques du CO2 et de CH4 mesurées par le réseau ICOS (Integrated Carbon Observation System) et la modélisation inverse à l’échelle régionale.Dans un premier temps, on s’est focalisé sur l’étude des concentrations mesurées de CO2, CH4 et CO (monoxyde de carbone) fournis par des stations de surface. Cette étude a pour objectif l'identification des mesures atmosphériques contaminées par les émissions locales (quelques kilomètres au tour de la station) et qui provoque ce qu’on appelle « les pics de concentrations ». Trois méthodes ont été appliquées sur des séries temporelles fournies par quatre stations du réseau ICOS, afin de déterminer leur degré de contamination. Les résultats des différentes méthodes ont été comparés entre eux, puis comparés à un inventaire de données contaminées préparé manuellement par les gestionnaires des stations. Cette comparaison a permis l’évaluation de la performance des trois méthodes pour la détection réussie des pics. À l’issue de ce travail, la méthode la plus performante a été proposée pour effectuer un nettoyage automatique des séries de mesure du réseau ICOS.Dans un deuxième temps, le modèle régional de chimie-transport CHIMERE est utilisé pour simuler les concentrations atmosphériques du CO2 et du CH4 de l’année 2014 sur un domaine centré sur la France. L’objectif de cette étude est d’étudier la sensibilité des concentrations simulées en utilisant différentes données d’entrées. Premièrement, on étudie la sensibilité des concentrations simulées par rapport au transport en utilisant deux modèles météorologiques AROME et ECMWF. Deuxièmes, on analyse la sensibilité des concentrations simulées face aux différentes cartes d’émissions. Dans cette dernière étape, on étudie les différences entre les cartes d’émissions anthropiques séparément des cartes d’émissions biogéniques. Ce travail nous permet de quantifier à la fois les erreurs liées aux transports et les erreurs liées aux flux d’émissions. La meilleure combinaison des données d’entrée va être sélectionnée pour l’étape d’inversion des flux.Dans un dernier plan, les mesures atmosphériques des concentrations de CO2 et du CH4 sont utilisées par le système d’inversion PYMAI (Berchet et coll., 2013 et 2015) afin d’estimer les bilans régionaux d'émissions des principaux GES en France. L’inversion s’est exécutée pour un mois d’hiver (janvier) et un mois d’été (juillet) en utilisant le modèle de transport CHIMERE forcé par ECMWF et les flux de surface (EDGAR et VPRM). Le résultat de ce travail permet une réduction des incertitudes des bilans nationaux à hauteur de 35 %, et la quantification les émissions de CO2 et de CH4 à l'échelle nationale et régionale. Par contre, cette inversion ne contraint que partiellement les flux d’émissions. Cependant, la question sur l’efficacité de la quantité d’informations disponibles ressort à nouveau
Since the industrial revolution, the economic and the demographic growths have increased exponentially,leading to an enhancement of the fossil fuels combustion, such as coal, oil, and natural gas. Consumingthese source of energy amplifies the greenhouse gas emissions, mainly carbon dioxide (CO2) and methane(CH4), whose accumulation in the atmosphere lead to the increase of the greenhouse effect. According tothe 5th assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), it is extremely likely(95-100% of certainty) that the observed increase in the greenhouse effect is related to the increase of theanthropogenic emissions. However, the estimations of the GHG budget at the regional and the nationalscales remains highly uncertain. The aim of this thesis is to improve the estimation of the CO2 and CH4fluxes in France, using data assimilation techniques and atmospheric measurements provided by theIntegrated Carbon Observation System (ICOS) network.The first phase focuses on analyzing the measured CO2, CH4, and CO (Carbon monoxide) atmosphericconcentrations provided by surface monitoring stations. This study is concerned with the problem ofidentifying atmospheric data influenced by local emissions that can result in spikes in the GHG time series.Three methods are implemented on continuous measurements of four contrasted atmospheric sites. The aimof this analysis is to evaluate the performance of the used methods for the correctly detect the contaminateddata. This work allows us to select the most reliable method that was proposed to perform daily spikedetection in the ICOS Atmospheric Thematic Centre Quality Control (ATC-QC) software.Secondly, we simulate the atmospheric concentrations of CO2 and CH4 using the chemistry transport modelCHIMERE in a domain centered over France for the year 2014. The objective of this study is to evaluate thesensitivity of simulated concentrations using different input data (sensitivity to the meteorological transportand sensitivity to the surface fluxes). This work led to the quantification of both the transport and surfacefluxes errors based on the combination of different simulations. Thus, the most reliable combination of thebest input data was selected for the flux inversion study.Lastly, the measured CO2 and CH4 concentrations are used by the PYMAI inversion system (Berchet et al.,2013 and 2015) in order to estimate the CO2 and CH4 fluxes in France. The Inversion is performed for onemonth in winter (January) and one month in summer (July), using the transport model CHIMERE. Theinversion results have provided very interesting results for the regional estimation of the CO2 and CH4surface fluxes in France with an uncertainty reduction that may attain 35% of the national totals

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Goret, Marine. "Etude des interactions entre le climat urbain et le CO2 : modélisation des flux de CO2 et application à l'échelle d'une ville". Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0119.

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Climat et CO2 sont intimement liés. Le lien entre les deux et si bien établi que les objectifs de limitation du réchauffement climatique s’expriment en quantité maximale d’équivalent CO2 que l’on s’autorise à émettre. La quantité de CO2 présente dans l’atmosphère à un instant donné est le résultat d’échanges et d’équilibres complexes entre l’atmosphère et la surface terrestre. Cette dernière est composée non seulement des océans, de la végétation et des sols naturels mais également des villes. Les échanges entre l’atmosphère et les surfaces urbaines proviennent majoritairement de quatre contributeurs : les émissions des bâtiments, le trafic routier, la respiration humaine et la végétation urbaine. Deux de ces contributeurs dépendent du climat : les bâtiments et la végétation. En effet, aux hautes et aux moyennes latitudes, les émissions des bâtiments sont fortement liées au chauffage, et fluctuent donc avec la température extérieure. La végétation quant à elle croît et s’épanouit plus ou moins vite en fonction des conditions météo-climatiques et plus particulièrement de la température, des précipitations et de l’ensoleillement. Le CO2 émit par la ville est ensuite transporté à travers l’atmosphère suivant la circulation atmosphérique locale qui est le résultat de la situation synoptique modifiée par la présence de la ville. Il existe donc, à l’échelle de la ville, des interactions fortes entre climat et CO2 : le bilan carbone de la ville dépend du climat local, et le transport du CO2 à travers l’atmosphère est influencé par la circulation atmosphérique induite par la ville. Cette thèse vise à étudier ces interactions. Pour cela, on a ajouté la modélisation des échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère dans le modèle de micro-climat urbain TEB. Cela a permis de vérifier que les processus physiques qui relient les émissions/captations de CO2 en ville et le climat urbain étaient bien identifiés et compris. Le modèle a été évalué sur deux cas d’étude permettant chacun d’évaluer plus spécifiquement l’un des contributeurs aux échanges de CO2 ville/atmosphère qui soit météosensible : les bâtiments sur le site de Toulouse, et la végétation sur le site de Kumpula (Finlande). Ces deux sites ont prouvé la capacité du modèle à reproduire les échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère ainsi que leurs cycles journaliers et saisonniers. Le site de Toulouse a souligné l’importance de connaître finement le comportement énergétique des habitants pour simuler les émissions de CO2 des bâtiments. Celui de Kumpula a démontré la capacité du modèle ISBA, conçu pour décrire les interactions entre la végétation en milieu non urbain et l’atmosphère, à décrire les échanges de CO2 entre la végétation urbaine et l’atmosphère. Le modèle, ainsi validé, a été utilisé pour réaliser des simulations d’émissions de CO2 par les bâtiments à l’échelle de l’ensemble de l’agglomération urbaine de Toulouse. Ces simulations ont mis à nouveau en évidence l’intérêt de la bonne connaissance des comportements énergétique des habitants : sur notre cas d’étude (quatre jours en hiver), l’abaissement de 2°C de la température de consigne du chauffage la nuit réduit de 33% les émissions de CO2. Lors de ces simulations, le transport du CO2 émis par la ville à travers l’atmosphère a également été suivi. On a ainsi mis en évidence que, malgré une situation météorologique de vent calme, le panache de CO2 créé par la ville se dissipe rapidement (moins d’une journée), ce qui limite l’augmentation de la concentration en CO2 au-dessus de la ville. Des simulations sur d’autres villes sont nécessaires pour savoir si ce résultat se généralise. Lors de cette thèse, on a étudié les interactions climat/CO2 à l’échelle d’une ville. Par la suite, il serait intéressant de réaliser des simulations en climat futur ou bien en mode couplé avec des modèles de climat afin d’étudier les rétroactions entre les liens climat/CO2 aux échelles locale et globale
Climate and CO2 are closely tied. The link between them is so well established that the objectives for global warming mitigation are expressed in terms of the maximum amount of CO2 equivalent that can be emitted. The amount of CO2 present in the atmosphere at a given time is the result of complex exchanges and equilibriums between the atmosphere and the earth's surface. The latter is composed not only of oceans, vegetation and natural soils, but also cities. Exchanges between the atmosphere and urban surfaces come mainly from four contributors: building emissions, road traffic, human respiration and urban vegetation. Two of these contributors depend on climate: buildings and vegetation. Buildings emissions, at least at high and medium latitudes, are strongly related to space heating, and therefore fluctuate with the outside temperature. As for the vegetation, its growth and open-up speed depends on the weather and climate conditions and more particularly on temperature, precipitation and solar radiation. The CO2 emitted by the city is then transported through the atmosphere by the local atmospheric circulation which is the result of the synoptic situation modified by the city's influence. Therefore there are strong interactions between climate and CO2 at the city scale: the city's carbon footprint depends on the local climate, and the transport of CO2 through the atmosphere is influenced by the atmospheric circulation induced by the city. The aim of this thesis is to study these interactions. That's why, the modeling of CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere has been added to the urban micro-climate model TEB. This allows to verify that the physical processes that link CO2 emissions/uptakes in the city and the urban climate are well identified and understood. The model is evaluated on two case studies each of which specifically assessed one of the contributors to city/atmosphere CO2 exchanges that is weather-sensitive: the buildings on the Toulouse site (France), and the vegetation on the Kumpula site (Finland). These two sites demonstrate the model's ability to reproduce CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere as well as their daily and seasonal cycles. The Toulouse site underlines the importance of a detailed knowledge of the inhabitants' energy behaviour in order to simulate the CO2 emissions of buildings. Kumpula site demonstrates the ability of the ISBA model, designed to describe the interactions between non-urban vegetation and the atmosphere, to describe the CO2 exchanges between urban vegetation and the atmosphere. The model, thus validated, is used to carry our simulations of CO2 emissions from buildings on the scale of the entire urban agglomeration of Toulouse. These simulations once again highlighted the necessity of a good knowledge of the inhabitant's energy behaviors: on our case study (four days in winter), the 2°C reduction of the nigth-time space heating setpoint temperature reduces CO2 emissions by 33%. During these simulations, the transport of CO2 emitted by the city through the atmosphere is also monitored. This shows that, despite a calm wind situation, the CO2 plume created by the city dissipates rapidly (less than a day), limiting the increase in CO2 concentration over the city. Simulations on other cities are neeeded to determine if this result can be generalized. During this thesis, we studied climate/CO2 interactions at the city scale. In the future, it would be interesting to carry out simulations in future climate or in coupled mode with climate models in order to study the feedback between local and global climate/CO2 links

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Wang, Yilong. "The potential of observations of radiocarbon in atmospheric CO2 for the atmospheric inversion of fossil fuel CO2 emission at regional scale". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV113.

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Dans le contexte du réchauffement climatique, des états et des villes s’engagent à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre et en particulier celles de CO2. Une quantification précise des émissions est nécessaire aux scientifiques et aux décideurs politiques. La qualité des inventaires des émissions dues à la consommation des combustibles fossiles, qui reposent sur des données statistiques compilées et rapportées par les émetteurs, reste très variable selon les pays. Les mesures atmosphériques et la modélisation inverse pourraient fournir une information indépendante pour la vérification de ces émissions. Il est cependant difficile de séparer le signal de CO2 fossile (CO2CF) du signal des flux naturels dans les mesures atmosphériques fournies par les réseaux continentaux de mesure au sol. L’objectif de ma thèse est d’améliorer la compréhension du potentiel des données de 14CO2, un des traceurs permettant de séparer le signal de CO2CF des autres sources de CO2, pour l’estimation objective des émissions fossiles aux échelles nationales par inversion atmosphérique.J’ai développé des systèmes d’inversions mondiaux basés sur le modèle de transport atmospherique LMDz à basse résolution (2.5° ×3.75°), et reposant sur des réseaux de mesure du CO2 et du 14CO2, résolvant les émissions fossiles à l’échelle subcontinentale / mensuelle en Europe et en Chine.Dans le Chapitre 2, j’ai défini et quantifié les sources d’erreurs de modélisationprincipales, puis analysé leur impact pour l’estimation des bilans d’émissions fossiles à grande échelle avec un système d’inversion mondial en faisant l’hypothèse que les données de CO2CF peuvent être directement déduites des données de 14CO2. Les analyses soulignent l’impact de la méconnaissance de la distribution spatiale des émissions de CO2 et du CO2CF aux résolutions spatiales plus fines que celle du modèle de transport.Dans le Chapitre 3, j’ai utilisé le système, les hypothèses et les diagnostics d’erreurs de modélisation du Chapitre 2 dans une série d’expériences avec des données synthétiques pour évaluer le potentiel d’un tel système d’inversion et de différents réseaux d’observation virtuels pour l’estimation les bilans régionaux d' émission fossile en Europe. Les résultats indiquent qu’en assimilant des moyennes sur 2 semaines de mesures CO2CF issues du réseau actuel de 17 sites 14CO2 en Europe, l’inversion réduirait l’incertitude sur les émissions mensuelles pour l’Ouest de l’Allemagne de 30% par rapport à l’incertitude supposée sur les inventaires utilisés comme connaissance a priori dans le cadre du formalisme Bayésien de l’inversion. En utilisant un réseau plus dense en Europe, constitué de 43 futurs sites, des réductions d’incertitude de 47% pourraient être réalisées pour les bilans annuels des émissions pour les régions où le réseau serait le plus dense.Dans le Chapitre 4, j’ai implémenté un système d’inversion global isotopique permettant d'assimiler conjointement des données atmosphériques de CO2 et de 14CO2 pour résoudre simultanément les émissions fossiles et les flux naturels de CO2 en Europe et en Chine. L’objectif est de dépasser l’hypothèse que les variations de 14CO2 ne sont liées qu’au CO2CF, en tenant compte ses flux de 14CO2 non fossiles. Les résultats confirment que les données de 14CO2 sont utiles pour séparer le CO2CF du signal des flux naturels près des régions fortement émettrices, rendant les données de 14CO2 moyennes sur 2 semaines plus efficaces que les données journalières de CO2 pour l’estimation des émissions
Climate change has prompted nations, provinces, and cities to take actions to reduce anthropogenic sources of CO2 and other greenhouse gases. Accurate and consistent quantification of the emissions is required for both scientists and policymakers. Inventories of the CO2 emissions due to fossil fuel combustion are based on statistical data collected and reported by the emitters themselves and their quality is highly variable between countries. In principle, atmospheric measurements and inverse modeling could provide independent information to verify and evaluate these emissions. However, there are difficulties to separate the fossil fuel CO2 signal (FFCO2) from the signal of natural CO2 fluxes, in the atmospheric CO2 measurements from ground based continental networks. In this thesis, I aimed to improve the understanding of the potential of atmospheric 14CO2 measurements, one of the few tracers helping to separate FFCO2 from the signal of other CO2 sources, for the objective estimate of the fossil fuel emissions at national or provincial scales based on atmospheric inversion.I developed global inversion systems based on the global coarse-resolution (2.5°×3.75°) LMDZ atmospheric transport model, and on continental networks of atmospheric observations of CO2 and 14CO2, solving for the fossil fuel emissions at sub-continental / monthly scales in Europe and in China.In Chapter 2, I defined and quantified critical sources of modeling errors and their impact on the inversion of large-scale budget of the fossil fuel emissions when using a global inversion system and assuming FFCO2 data can be directly derived from 14CO2 measurements. The analysis highlighted the impact of ignoring the spatial distribution of the emissions and FFCO2 at a resolution higher than that of the transport model.In Chapter 3, I applied inversions with the system, assumptions and diagnostics of the modeling error from Chapter 2 in a series of Observing System Simulation Experiments to evaluate the skill of such an inversion system and of different virtual observation networks for estimating regional budgets of fossil fuel emissions in Europe. Results indicate that if assimilating continuous 2-week mean FFCO2 data from 17 existing 14CO2 European sites, the inversion would reduce the uncertainties in monthly fossil fuel emissions of western Germany by 30% compared to the assumed uncertainty in the inventories used as a prior knowledge in the Bayesian framework of the inversion. Using a larger network of 43 European sites that may be available in the future, up to 47% uncertainty reduction could be achieved for annual budgets of fossil fuel emissions for regions where the network would be the densest.In Chapter 4, I implemented a global isotopic inversion system that jointly assimilates atmospheric observations of CO2 and 14CO2 to simultaneously solve for fossil fuel emissions and natural CO2 fluxes over Europe and China. The purpose is to move beyond the assumption that variations in 14CO2 relate only to FFCO2 by accounting for non-fossil 14CO2 fluxes. The results confirm that 14CO2 data are useful to separate FFCO2 from the signal of natural fluxes at sites close to large emission regions, making 2-week mean 14CO2 data more efficient than daily CO2 data for estimating the emissions

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Masse, Antoine. "Développement et automatisation de méthodes de classification à partir de séries temporelles d'images de télédétection : application aux changements d'occupation des sols et à l'estimation du bilan carbone". Phd thesis, Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2106/.

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La quantité de données de télédétection archivées est de plus en plus importante et grâce aux nouveaux et futurs satellites, ces données offriront une plus grande diversité de caractéristiques : spectrale, temporelle, résolution spatiale et superficie de l'emprise du satellite. Cependant, il n'existe pas de méthode universelle qui maximise la performance des traitements pour tous les types de caractéristiques citées précédemment; chaque méthode ayant ses avantages et ses inconvénients. Les travaux de cette thèse se sont articulés autour de deux grands axes que sont l'amélioration et l'automatisation de la classification d'images de télédétection, dans le but d'obtenir une carte d'occupation des sols la plus fiable possible. En particulier, les travaux ont portés sur la la sélection automatique de données pour la classification supervisée, la fusion automatique d'images issues de classifications supervisées afin de tirer avantage de la complémentarité des données multi-sources et multi-temporelles et la classification automatique basée sur des séries temporelles et spectrales de référence, ce qui permettra la classification de larges zones sans référence spatiale. Les méthodes ont été testées et validées sur un panel de données très variées de : capteurs : optique (Formosat-2, Spot 2/4/5, Landsat 5/7, Worldview-2, Pleiades) et radar (Radarsat,Terrasar-X), résolutions spatiales : de haute à très haute résolution (de 30 mètres à 0. 5 mètre), répétitivités temporelles (jusqu'à 46 images par an) et zones d'étude : agricoles (Toulouse, Marne), montagneuses (Pyrénées), arides (Maroc, Algérie). Deux applications majeures ont été possibles grâce à ces nouveaux outils : l'obtention d'un bilan carbone à partir des rotations culturales obtenues sur plusieurs années et la cartographie de la trame verte (espaces écologiques) dans le but d'étudier l'impact du choix du capteur sur la détection de ces éléments
As acquisition technology progresses, remote sensing data contains an ever increasing amount of information. Future projects in remote sensing like Copernicus will give a high temporal repeatability of acquisitions and will cover large geographical areas. As part of the Copernicus project, Sentinel-2 combines a large swath, frequent revisit (5 days), and systematic acquisition of all land surfaces at high-spatial resolution and with a large number of spectral bands. The context of my research activities has involved the automation and improvement of classification processes for land use and land cover mapping in application with new satellite characteristics. This research has been focused on four main axes: selection of the input data for the classification processes, improvement of classification systems with introduction of ancillary data, fusion of multi-sensors, multi-temporal and multi-spectral classification image results and classification without ground truth data. These new methodologies have been validated on a wide range of images available: various sensors (optical: Landsat 5/7, Worldview-2, Formosat-2, Spot 2/4/5, Pleiades; and radar: Radarsat, Terrasar-X), various spatial resolutions (30 meters to 0. 5 meters), various time repeatability (up to 46 images per year) and various geographical areas (agricultural area in Toulouse, France, Pyrenean mountains and arid areas in Morocco and Algeria). These methodologies are applicable to a wide range of thematic applications like Land Cover mapping, carbon flux estimation and greenbelt mapping

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Verbeke, Thomas. "Développement et quantification des impacts de l’ozone sur la biosphère continentale dans un modèle global de végétation". Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2015. http://www.theses.fr/2015VERS026V.

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L’ozone (O3) est un gaz reconnu comme un des polluants atmosphériques majeurs du XXIème siècle, de par ses propriétés très oxydantes. Dans les plus basses couches de notre atmosphère, ce polluant secondaire est produit par des réactions photochimiques impliquant des précurseurs émis par les activités humaines et la végétation. De nombreuses études expérimentales ont révélées le caractère phytotoxique de l’O3, qui dégrade sévèrement la photosynthèse, réduit le rendement des récoltes et inhibe la croissance des arbres. Afin de quantifier les effets de l’O3 sur les écosystèmes à l’échelle globale, des modèles numériques ont été développés. Dans cette thèse, nous avons principalement développé un nouveau modèle d’impact basé sur le concept dose/réponse au sein du modèle global de végétation ORCHIDEE. L’approche semi-mécaniste utilisée vise à représenter de manière simplifiée les effets du stress oxydatif causés par l’O3 sur la photosynthèse. L’étalonnage des paramètres a été réalisé en utilisant des données physiologiques issues majoritairement d’expériences de fumigation à l’air libre et en chambres à ciel ouvert menées pendant la saison de croissance de plusieurs espèces végétales. Cette étape de calibration a permis de déterminer les paramètres spécifiques à plusieurs types fonctionnels de plantes. La sensibilité du modèle à l’O3 et à son interaction avec le CO2 et le stress hydrique a ensuite été testée. A l’échelle locale, notre modèle d’impact reproduit fidèlement l’allure de la réponse de la photosynthèse observée in situ à l’échelle saisonnière, et l’élévation du CO2 compense partiellement l’impact de l’O3. En outre, le couplage entre la photosynthèse et la conductance stomatique dans ORCHIDEE permet de simuler la limitation des effets de l’O3 par les flux entrants. La fermeture stomatique réduit également la transpiration, ce qui augmente l’humidité du sol et préserve ainsi la végétation d’un stress hydrique accentué. Cependant, les effets observés sur la respiration autotrophe ne sont pas représentés et l’impact sur la surface foliaire est sous-estimé. Afin d’évaluer la performance du modèle, nous avons comparé l’impact simulé sur la productivité nette (NPP) annuelle avec l’effet estimé par les relations empiriques linéaires standards, recommandées par l’UNECE pour évaluer les risques phytotoxiques chez plusieurs types d’écosystèmes. En outre, à l’échelle globale, nous obtenons des résultats similaires aux estimations réalisées avec un autre modèle de végétation munie d’une paramétrisation d’impact différente. Enfin, nous estimons que les concentrations actuelles causent localement une chute de productivité nette totale annuelle allant jusqu’à 11.7% en moyenne dans le nord-est des Etats-Unis, et réduirait le contenu en carbone du sol de 10.9% dans cette région et de 42.5% en Indonésie si la pollution actuelle perdure pendant 50 ans. Ce travail indique que l’impact de l’O3 sur la végétation est non-négligeable dans le modèle ORCHIDEE, et doit être pris en compte dans les études globales du bilan de carbone terrestre
Ozone (O3) is a gas recognized as a major atmospheric pollutant of the 21st century, due to its strong oxidant properties. As a secondary pollutant, O3 is produced by photochemical reactions between both anthropogenic and biogenic precursors. Numerous experimental studies have highlighted the phytotoxic effects of O3, which severely impairs photosynthesis, reduces crop yields and forest growth. Numerical models are used in order to quantify the impact of O3 at global scale. In this thesis, the major work was to develop a new parameterization based on the dose/response concept and to integrate it in the global vegetation model ORCHIDEE. We used a semi-mechanist approach to represent the effects of oxidative stress induced by O3 on photosynthesis. Parameters were obtained by comparing modelled and observed physiological variables related to free-air and open-top chamber fumigation experiments, carried out during the growing period for different plant species corresponding to several plant functional types in the model. Sensitivity tests were conducted to evaluate the influence of O3 and its interactive effects with CO2 and water-stress on the ecophysiological processes in ORCHIDEE. We reproduced the curvilinear response observed on photosynthesis at the leaf level during a growing season, and the elevation of CO2 concentration partially mitigates the O3 effect. The induced simulated stomatal closure slows down the impact on photosynthesis coupled to conductance by reducing the entering O3 fluxes. It also decreases transpiration and increases soil water content, which protects vegetation from higher water-stress. However, observed changes in autotrophic respiration are not simulated and the impact on foliar surface is underestimated. In order to evaluate the performance of our model, we compared the simulated impact on annual net primary productivity (NPP) with the empirical linear dose/response relationships recommended by UNECE to assess the risk for different types of ecosystems. Moreover, at global scale, we found results similar to those from another land surface model using a different impact relationship. Finally, we estimated that current O3 concentrations cause locally a decrease in total annual net productivity up to 11.7% on average in the north-west of USA, and could decrease the soil carbon content by 10.9% in this region and by 42.5% in Indonesia, if current O3 pollution remains the same for 50 years. This work confirms that impact of O3 on vegetation is non-negligible in the model ORCHIDEE, and must be considered in global carbon budget modelling

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Marie, Guillaume. "Modélisation du bilan carboné et hydrique d’une forêt méditerranéenne à structure complexe : de l'année au siècle". Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4336.

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Le bilan de carbone des écosystèmes forestiers implique de nombreux processus, rendant difficile la prédiction de leurs réponses aux changements climatiques. A des échelles larges, les processus écologiques ne peuvent être modélisés que de manière simplifiée et doivent donc se focaliser sur les processus importants. Par ailleurs, le développement de forêts mélangées est de plus en plus encouragé. Or ce type de forêt présente des degrés de complexité supplémentaires. D'une part la structuration du couvert en 3D est susceptible d'influencer les flux de carbone, et d'autre part les espèces coexistantes peuvent répondre de manière différentes aux changements climatiques. La forêt de Font-Blanche constitue un cas d'étude original car elle est spatialement hétérogène. De plus, les modèles climatiques prédisent une réduction importante des précipitations au cours du XXIe siècle en région méditerranéenne. Mais l'échelle du siècle peu être exigeante en temps de calcul lorsqu'on veut à prendre en compte la structure de la canopée. Dans cette these j'ai donc modifié le domaine d'utilisation d'un modèle d'écosystème méchaniste, de l'année au siècle, grâce à la technique méta-modélisation. Le méta-modéle a donné de bons résultats qui m'ont permis de réaliser une étude d'impact du changement climatique à l'échelle du siècle, sur la forest de Font-Blanche. Les résultats montrent que la représentation spatiale du couvert et l'effet de rétroiaction du bilan hydrique, jouent un rôle important et ne peuvent pas être simplifiés à long-terme à cause de la dynamique des espèces qui la composent qui représente la plus grande source de variations du bilan de carbone
The carbon balance of forest ecosystems involves many complex processes. At larger scales, ecological processes can not be modelled in a simplified way, but these have not been clearly identified. Furthermore, the development of mixed forest is increasingly promoted and this type of stand has additional degrees of complexity. On the one hand, complex canopy structure is likely to influence carbon fluxes, and other coexisting species may respond differently to climate change. Font-Blanche forest is an original case study that has not been studied in modelling because of its heterogeneity. In add, climate models predict significant reductions in rainfall during the 21st century for the Mediterranean region; But the century time scale maybe very demanding in computation time if ones want to taking into account the canopy structure. Then in this thesis we are modified a 3D mechanistic forest ecosystem model (noTG) to extend its temporal scale from year to century, thanks to meta-modelling technique. The meta-modelling gives good results and we used the meta-modeled version of noTG (notgmeta) to predict carbon and water balance of Font-blanche forest between 2008-2100 according to differents climate change scenario. According to model simplification, we find that photosynthesis, soil respiration and plant respiration are stimulated until 2100 with a decrease of this stimulation at the end of the simulation. We find that spatial representation of canopy and feedback effect of the water balance plays an important role and can not be simplified in the long-term simulation since the dynamics of species represents the largest source of carbon balance variations

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Le, Breton Morgane. "Performativité de la comptabilité carbone : de la construction des règles aux dispositifs de management du carbone". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM055/document.

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Avec l’essor du développement durable, des instruments de gestion ont été déployés dans les entreprises afin d’aborder cette problématique. Sur le climat en particulier, où le but est de réduire les émissions de gaz à effet de serre, les marchés du carbone, la fiscalité carbone et les normes d’interdiction constituent les instruments classiques de politique publique. A leurs côtés, la comptabilité carbone, plus confidentielle, a été développée pour rendre visible et estimer ces émissions afin de permettre d’enclencher des actions de réduction. Toutefois ses effets sont actuellement largement méconnus : comment les acteurs en entreprise se sont-ils saisis de cet instrument ? Nous adoptons dans cette thèse une perspective gestionnaire pour nous intéresser aux enjeux d’action collective qui entourent cet objet. Nous questionnons alors la performativité de la comptabilité carbone en proposant d’une part d’analyser le modèle implicite qu’elle véhicule et en étudiant d’autre part ses implications managériales. Pour cela, notre méthodologie repose sur une démarche qualitative et propose notamment des études de cas. En déconstruisant l’objet comptabilité carbone, nous montrons que les différents outils développés sous ce terme générique présentent en réalité des identités différentes, relevant ainsi soit d’une logique ingénierique, soit financière. Les implications managériales qui en découlent sont diverses : si la comptabilité carbone s’inscrit parfois dans une stratégie orientée vers la réduction d’émissions (sous certaines conditions dont nous proposons un modèle explicatif), d’autres effets induits existent (développement d’une bureaucratie, exhortation à la transparence, etc.). Cette thèse présente finalement des contributions théoriques (performativité), empiriques (réflexivité pour les entreprises et l’ADEME), et méthodologiques (analyse de la performativité par les instruments de gestion)
Since sustainable development has spread, management tools have been developed in companies in order to tackle this problem. For climate change, the goal is to reduce greenhouse gas emissions. To do that, carbon markets, carbon taxation and limits of emissions are traditional policy tools. Less known, carbon accounting has been developed in order to assess greenhouse gas emissions, make it visible and therefore to make it possible to reduce them. However carbon accounting’s effects remain mostly unknown. In this thesis, I address collective action problem around this tool in a managerial perspective. Therefore I tackle carbon accounting's performativity by analyzing hidden model which is embedded in it and by studying its managerial effects. My methodology rests upon a qualitative research by using case studies specifically. I explain first that there are different logics behind the common term “carbon accounting”: an engineering and a financial one. Managerial effects are also varied: a strategy oriented toward the emission reduction is sometimes settled but mostly other effects are created (claim for more and more transparency, etc.). Finally I propose theoretical contributions (performativity), empirical ones (ADEME and companies’ reflections) and methodological ones (performativity analysis through managerial tools)

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El, yazidi Abdelhadi. "Estimation des flux de CO2 et de CH4 en France en utilisant les concentrations atmosphériques du réseau ICOS et les techniques d'assimilation de données". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV067/document.

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Depuis la révolution industrielle, les croissances économique et démographique ont augmenté de manière exponentielle induisant l’augmentation de la combustion d’énergies fossiles, telles que le charbon, le pétrole, et le gaz naturel. La combustion de ces sources d’énergie conduit à l’émission de gaz à effet de serre, principalement le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), qui par leur accumulation dans l’atmosphère entraînent une augmentation de l’effet de serre. Selon le GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Évolution du Climat), l’implication des émissions anthropiques dans l’augmentation de l’effet de serre est extrêmement probable avec un pourcentage de certitude qui dépasse 95%. Toutefois, l’estimation des bilans régionaux d'émissions de GES reste très incertaine. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’amélioration de l’estimation des bilans régionaux de GES en France, en utilisant pour la première fois les concentrations atmosphériques du CO2 et de CH4 mesurées par le réseau ICOS (Integrated Carbon Observation System) et la modélisation inverse à l’échelle régionale.Dans un premier temps, on s’est focalisé sur l’étude des concentrations mesurées de CO2, CH4 et CO (monoxyde de carbone) fournis par des stations de surface. Cette étude a pour objectif l'identification des mesures atmosphériques contaminées par les émissions locales (quelques kilomètres au tour de la station) et qui provoque ce qu’on appelle « les pics de concentrations ». Trois méthodes ont été appliquées sur des séries temporelles fournies par quatre stations du réseau ICOS, afin de déterminer leur degré de contamination. Les résultats des différentes méthodes ont été comparés entre eux, puis comparés à un inventaire de données contaminées préparé manuellement par les gestionnaires des stations. Cette comparaison a permis l’évaluation de la performance des trois méthodes pour la détection réussie des pics. À l’issue de ce travail, la méthode la plus performante a été proposée pour effectuer un nettoyage automatique des séries de mesure du réseau ICOS.Dans un deuxième temps, le modèle régional de chimie-transport CHIMERE est utilisé pour simuler les concentrations atmosphériques du CO2 et du CH4 de l’année 2014 sur un domaine centré sur la France. L’objectif de cette étude est d’étudier la sensibilité des concentrations simulées en utilisant différentes données d’entrées. Premièrement, on étudie la sensibilité des concentrations simulées par rapport au transport en utilisant deux modèles météorologiques AROME et ECMWF. Deuxièmes, on analyse la sensibilité des concentrations simulées face aux différentes cartes d’émissions. Dans cette dernière étape, on étudie les différences entre les cartes d’émissions anthropiques séparément des cartes d’émissions biogéniques. Ce travail nous permet de quantifier à la fois les erreurs liées aux transports et les erreurs liées aux flux d’émissions. La meilleure combinaison des données d’entrée va être sélectionnée pour l’étape d’inversion des flux.Dans un dernier plan, les mesures atmosphériques des concentrations de CO2 et du CH4 sont utilisées par le système d’inversion PYMAI (Berchet et coll., 2013 et 2015) afin d’estimer les bilans régionaux d'émissions des principaux GES en France. L’inversion s’est exécutée pour un mois d’hiver (janvier) et un mois d’été (juillet) en utilisant le modèle de transport CHIMERE forcé par ECMWF et les flux de surface (EDGAR et VPRM). Le résultat de ce travail permet une réduction des incertitudes des bilans nationaux à hauteur de 35 %, et la quantification les émissions de CO2 et de CH4 à l'échelle nationale et régionale. Par contre, cette inversion ne contraint que partiellement les flux d’émissions. Cependant, la question sur l’efficacité de la quantité d’informations disponibles ressort à nouveau
Since the industrial revolution, the economic and the demographic growths have increased exponentially,leading to an enhancement of the fossil fuels combustion, such as coal, oil, and natural gas. Consumingthese source of energy amplifies the greenhouse gas emissions, mainly carbon dioxide (CO2) and methane(CH4), whose accumulation in the atmosphere lead to the increase of the greenhouse effect. According tothe 5th assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), it is extremely likely(95-100% of certainty) that the observed increase in the greenhouse effect is related to the increase of theanthropogenic emissions. However, the estimations of the GHG budget at the regional and the nationalscales remains highly uncertain. The aim of this thesis is to improve the estimation of the CO2 and CH4fluxes in France, using data assimilation techniques and atmospheric measurements provided by theIntegrated Carbon Observation System (ICOS) network.The first phase focuses on analyzing the measured CO2, CH4, and CO (Carbon monoxide) atmosphericconcentrations provided by surface monitoring stations. This study is concerned with the problem ofidentifying atmospheric data influenced by local emissions that can result in spikes in the GHG time series.Three methods are implemented on continuous measurements of four contrasted atmospheric sites. The aimof this analysis is to evaluate the performance of the used methods for the correctly detect the contaminateddata. This work allows us to select the most reliable method that was proposed to perform daily spikedetection in the ICOS Atmospheric Thematic Centre Quality Control (ATC-QC) software.Secondly, we simulate the atmospheric concentrations of CO2 and CH4 using the chemistry transport modelCHIMERE in a domain centered over France for the year 2014. The objective of this study is to evaluate thesensitivity of simulated concentrations using different input data (sensitivity to the meteorological transportand sensitivity to the surface fluxes). This work led to the quantification of both the transport and surfacefluxes errors based on the combination of different simulations. Thus, the most reliable combination of thebest input data was selected for the flux inversion study.Lastly, the measured CO2 and CH4 concentrations are used by the PYMAI inversion system (Berchet et al.,2013 and 2015) in order to estimate the CO2 and CH4 fluxes in France. The Inversion is performed for onemonth in winter (January) and one month in summer (July), using the transport model CHIMERE. Theinversion results have provided very interesting results for the regional estimation of the CO2 and CH4surface fluxes in France with an uncertainty reduction that may attain 35% of the national totals

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Masse, Antoine. "Développement et automatisation de méthodes de classification à partir de séries temporelles d'images de télédétection - Application aux changements d'occupation des sols et à l'estimation du bilan carbone". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00921853.

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La quantité de données de télédétection archivées est de plus en plus importante et grâce aux nouveaux et futurs satellites, ces données offriront une plus grande diversité de caractéristiques : spectrale, temporelle, résolution spatiale et superficie de l'emprise du satellite. Cependant, il n'existe pas de méthode universelle qui maximise la performance des traitements pour tous les types de caractéristiques citées précédemment; chaque méthode ayant ses avantages et ses inconvénients. Les travaux de cette thèse se sont articulés autour de deux grands axes que sont l'amélioration et l'automatisation de la classification d'images de télédétection, dans le but d'obtenir une carte d'occupation des sols la plus fiable possible. En particulier, les travaux ont portés sur la la sélection automatique de données pour la classification supervisée, la fusion automatique d'images issues de classifications supervisées afin de tirer avantage de la complémentarité des données multi-sources et multi-temporelles et la classification automatique basée sur des séries temporelles et spectrales de référence, ce qui permettra la classification de larges zones sans référence spatiale. Les méthodes ont été testées et validées sur un panel de données très variées de : capteurs : optique (Formosat-2, Spot 2/4/5, Landsat 5/7, Worldview-2, Pleiades) et radar (Radarsat,Terrasar-X), résolutions spatiales : de haute à très haute résolution (de 30 mètres à 0.5 mètre), répétitivités temporelles (jusqu'à 46 images par an) et zones d'étude : agricoles (Toulouse, Marne), montagneuses (Pyrénées), arides (Maroc, Algérie). Deux applications majeures ont été possibles grâce à ces nouveaux outils : l'obtention d'un bilan carbone à partir des rotations culturales obtenues sur plusieurs années et la cartographie de la trame verte (espaces écologiques) dans le but d'étudier l'impact du choix du capteur sur la détection de ces éléments.

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Wang, Yilong. "The potential of observations of radiocarbon in atmospheric CO2 for the atmospheric inversion of fossil fuel CO2 emission at regional scale". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV113/document.

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Dans le contexte du réchauffement climatique, des états et des villes s’engagent à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre et en particulier celles de CO2. Une quantification précise des émissions est nécessaire aux scientifiques et aux décideurs politiques. La qualité des inventaires des émissions dues à la consommation des combustibles fossiles, qui reposent sur des données statistiques compilées et rapportées par les émetteurs, reste très variable selon les pays. Les mesures atmosphériques et la modélisation inverse pourraient fournir une information indépendante pour la vérification de ces émissions. Il est cependant difficile de séparer le signal de CO2 fossile (CO2CF) du signal des flux naturels dans les mesures atmosphériques fournies par les réseaux continentaux de mesure au sol. L’objectif de ma thèse est d’améliorer la compréhension du potentiel des données de 14CO2, un des traceurs permettant de séparer le signal de CO2CF des autres sources de CO2, pour l’estimation objective des émissions fossiles aux échelles nationales par inversion atmosphérique.J’ai développé des systèmes d’inversions mondiaux basés sur le modèle de transport atmospherique LMDz à basse résolution (2.5° ×3.75°), et reposant sur des réseaux de mesure du CO2 et du 14CO2, résolvant les émissions fossiles à l’échelle subcontinentale / mensuelle en Europe et en Chine.Dans le Chapitre 2, j’ai défini et quantifié les sources d’erreurs de modélisationprincipales, puis analysé leur impact pour l’estimation des bilans d’émissions fossiles à grande échelle avec un système d’inversion mondial en faisant l’hypothèse que les données de CO2CF peuvent être directement déduites des données de 14CO2. Les analyses soulignent l’impact de la méconnaissance de la distribution spatiale des émissions de CO2 et du CO2CF aux résolutions spatiales plus fines que celle du modèle de transport.Dans le Chapitre 3, j’ai utilisé le système, les hypothèses et les diagnostics d’erreurs de modélisation du Chapitre 2 dans une série d’expériences avec des données synthétiques pour évaluer le potentiel d’un tel système d’inversion et de différents réseaux d’observation virtuels pour l’estimation les bilans régionaux d' émission fossile en Europe. Les résultats indiquent qu’en assimilant des moyennes sur 2 semaines de mesures CO2CF issues du réseau actuel de 17 sites 14CO2 en Europe, l’inversion réduirait l’incertitude sur les émissions mensuelles pour l’Ouest de l’Allemagne de 30% par rapport à l’incertitude supposée sur les inventaires utilisés comme connaissance a priori dans le cadre du formalisme Bayésien de l’inversion. En utilisant un réseau plus dense en Europe, constitué de 43 futurs sites, des réductions d’incertitude de 47% pourraient être réalisées pour les bilans annuels des émissions pour les régions où le réseau serait le plus dense.Dans le Chapitre 4, j’ai implémenté un système d’inversion global isotopique permettant d'assimiler conjointement des données atmosphériques de CO2 et de 14CO2 pour résoudre simultanément les émissions fossiles et les flux naturels de CO2 en Europe et en Chine. L’objectif est de dépasser l’hypothèse que les variations de 14CO2 ne sont liées qu’au CO2CF, en tenant compte ses flux de 14CO2 non fossiles. Les résultats confirment que les données de 14CO2 sont utiles pour séparer le CO2CF du signal des flux naturels près des régions fortement émettrices, rendant les données de 14CO2 moyennes sur 2 semaines plus efficaces que les données journalières de CO2 pour l’estimation des émissions
Climate change has prompted nations, provinces, and cities to take actions to reduce anthropogenic sources of CO2 and other greenhouse gases. Accurate and consistent quantification of the emissions is required for both scientists and policymakers. Inventories of the CO2 emissions due to fossil fuel combustion are based on statistical data collected and reported by the emitters themselves and their quality is highly variable between countries. In principle, atmospheric measurements and inverse modeling could provide independent information to verify and evaluate these emissions. However, there are difficulties to separate the fossil fuel CO2 signal (FFCO2) from the signal of natural CO2 fluxes, in the atmospheric CO2 measurements from ground based continental networks. In this thesis, I aimed to improve the understanding of the potential of atmospheric 14CO2 measurements, one of the few tracers helping to separate FFCO2 from the signal of other CO2 sources, for the objective estimate of the fossil fuel emissions at national or provincial scales based on atmospheric inversion.I developed global inversion systems based on the global coarse-resolution (2.5°×3.75°) LMDZ atmospheric transport model, and on continental networks of atmospheric observations of CO2 and 14CO2, solving for the fossil fuel emissions at sub-continental / monthly scales in Europe and in China.In Chapter 2, I defined and quantified critical sources of modeling errors and their impact on the inversion of large-scale budget of the fossil fuel emissions when using a global inversion system and assuming FFCO2 data can be directly derived from 14CO2 measurements. The analysis highlighted the impact of ignoring the spatial distribution of the emissions and FFCO2 at a resolution higher than that of the transport model.In Chapter 3, I applied inversions with the system, assumptions and diagnostics of the modeling error from Chapter 2 in a series of Observing System Simulation Experiments to evaluate the skill of such an inversion system and of different virtual observation networks for estimating regional budgets of fossil fuel emissions in Europe. Results indicate that if assimilating continuous 2-week mean FFCO2 data from 17 existing 14CO2 European sites, the inversion would reduce the uncertainties in monthly fossil fuel emissions of western Germany by 30% compared to the assumed uncertainty in the inventories used as a prior knowledge in the Bayesian framework of the inversion. Using a larger network of 43 European sites that may be available in the future, up to 47% uncertainty reduction could be achieved for annual budgets of fossil fuel emissions for regions where the network would be the densest.In Chapter 4, I implemented a global isotopic inversion system that jointly assimilates atmospheric observations of CO2 and 14CO2 to simultaneously solve for fossil fuel emissions and natural CO2 fluxes over Europe and China. The purpose is to move beyond the assumption that variations in 14CO2 relate only to FFCO2 by accounting for non-fossil 14CO2 fluxes. The results confirm that 14CO2 data are useful to separate FFCO2 from the signal of natural fluxes at sites close to large emission regions, making 2-week mean 14CO2 data more efficient than daily CO2 data for estimating the emissions

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Qiu, Chunjing. "Modélisation de la dynamique du carbone et des surfaces dans les tourbières du nord". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV022.

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Les tourbières boréales jouent un rôle important dans le cycle global du carbone en tant que puits de CO2 à long terme et en tant que l’une des plus grandes sources de méthane naturel (CH4). Ces importants réservoirs de carbone seront exposés à l’avenir au réchauffement et aux conditions plus humides caractérisant le changement climatique dans les hautes latitudes et, en raison de la grande quantité de carbone stockée dans les tourbières boréales, comprendre leurs dynamiques est important. Dans cette thèse, j'ai intégré une représentation du cycle de l'eau et du carbone dans les tourbières dans le modèle de surface terrestre ORCHIDEE-MICT (LSM), dans le but d'améliorer la compréhension du C des tourbes et de sa dynamique depuis l'Holocène, afin d'explorer les effets du changement climatique.Tout d'abord (chapitre 2), J'ai implémenté les tourbières en tant qu'unité hydrologique de sol (HSU) sous-réseau indépendante qui reçoit les eaux de ruissellement provenant des HSU non tourbeuses environnantes dans chaque cellule du réseau et ne possède pas de drainage, conformément la representation propose par Largeron et al. (2018). Pour modéliser les flux d’eau verticaux des sols tourbeux et non tourbeux, j’ai représenté les paramètres hydrologiques spécifiques à la tourbe pour l’HSU des tourbières, tandis que dans d’autres HSU, les paramètres hydrologiques sont déterminés par la texture dominante du sol de la cellule de la grille. j'ai choisi un modèle diplotelmique pour simuler la décomposition et l'accumulation de tourbe de C. Ce modèle à deux couches comprend une couche supérieure (acrotelm) inondée de manière variable et une couche inférieure (catotelm) inondée en permanence. Ce modèle a montré de bonnes performances dans la simulation de l'hydrologie des tourbières, du C et des flux d'énergie dans 30 tourbières boréales sur des échelles de temps quotidiennes à annuelles. Mais la simplification excessive de la dynamique du carbone pourrait limiter sa capacité à prévoir la réponse des tourbières boréales aux futurs changements climatiques.Deuxièmement (chapitre 3), j'ai remplacé le modèle carbone de tourbe diplotelmique par un modèle multicouche afin de prendre en compte les hétérogénéités verticales de la température et de l'humidité le long du profil de la tourbe. J'ai ensuite adapté TOPMODEL et les critères d'établissement des tourbières de Stocker et al. (2014) pour simuler la dynamique de la zone des tourbières dans une unité de la grille. Ici, la zone inondée donnée par TOPMODEL est traversée avec des conditions de croissance de tourbe appropriées pour définir la zone occupée par une HSU de tourbe. Ce modèle a été testé sur plusieurs sites de tourbières du nord et pour des simulations en 2D sur l'hémisphère nord (> 30 ° N). La superficie totale simulée de tourbières et le stock de carbone en 2010 est de 3,9 million de km2 et 463 PgC, conformément aux observations (3,4 à 4,0 million de km2 et 270 à 540 PgC).Enfin (chapitre 4), avec le modèle multicouche, j’ai réalisé des simulations factorielles à l’aide de données climatiques passées et futures issus des scenarios de trajectoire de concentration représentative (RCP) à partir de deux modèles de circulation générale (GCM) afin d’explorer les réactions des tourbières boréales au changement climatique. Les impacts des tourbières sur le futur bilan en carbone de l'hémisphère nord ont été examinés, notamment la réaction directe du bilan en carbone de la tourbière existante (simulée) et les effets indirects des tourbières sur le bilan de carbone terrestre lorsque les tourbières se modifient à l'avenir.Les travaux futurs se concentreront sur l’inclusion des influences du changement d’affectation des sols et des incendies sur les tourbières dans le modèle, étant donné que des pertes importantes de C pourraient survenir en raison de ces perturbations. Pour avoir une image complète du bilan C des tourbières, il faut prendre en compte les pertes de CH4 et de C organique dissous (DOC)
Northern peatlands play an important role in the global carbon (C) cycle as a long-term CO2 sink and the one of the largest natural methane (CH4) sources. Meanwhile, these substantial carbon stores will be exposed in the future to large warming and wetter conditions that characterize climate change in the high latitudes and, because of the large amount of C stored in northern peatlands, their fate is of concern. In this thesis, I integrated a representation of peatlands water and carbon cycling into the ORCHIDEE-MICT land surface model (LSM), with the aim to improve the understanding of peatland C and area dynamics since the Holocene, to explore effects of projected climate change to northern peatlands, and to quantify the role of northern peatlands in the global C cycle.Firstly (Chapter 2), I implemented peatland as an independent sub-grid hydrological soil unit (HSU) which receives runoff from surrounding non-peatland HSUs in each grid cell and has no bottom drainage, following the concept of Largeron et al. (2018). To model vertical water fluxes of peatland and non-peatland soils, I represented peat-specific hydrological parameters for the peatland HSU while in other HSUs the hydrological parameters are determined by the dominant soil texture of the grid cell. I chose a diplotelmic model to simulate peat C decomposition and accumulation. This two-layered model includes an upper layer (acrotelm) that is variably inundated and a lower layer (catotelm) that is permanently inundated. This model showed good performance in simulating peatland hydrology, C and energy fluxes at 30 northern peatland sites on daily to annual time scales. But the over simplification of the C dynamics may limit its capacity to predict northern peatland response to future climate change.Secondly (Chapter 3), I replaced the diplotelmic peat carbon model with a multi-layered model to account for vertical heterogeneities in temperature and moisture along the peat profile. I then adapted the cost-efficient version of TOPMODEL and peatland establishment criteria from Stocker et al. (2014) to simulate the dynamics of peatland area within a grid cell. Here the flooded area given by TOPMODEL is crossed with suitable peat growing conditions to set the area that is occupied by a peat HSU. This model was tested across a range of northern peatland sites and for gridded simulations over the Northern Hemisphere (>30 °N). Simulated total northern peatlands area and C stock by 2010 is 3.9 million km2 and 463 PgC, fall well within observation-based reported range of northern peatlands area (3.4 – 4.0 million km2) and C stock (270 – 540 PgC).Lastly (Chapter 4), with the multi-layered model, I conducted factorial simulations using representative concentration pathway (RCP)-driven bias-corrected past and future climate data from two general circulation models (GCMs) to explore responses of northern peatlands to climate change. The impacts of peatlands on future C balance of the Northern Hemisphere were discussed, including the direct response of the C balance of the (simulated) extant peatland area, and indirect effects of peatlands on the terrestrial C balance when peatlands area change in the future.Future work will focus on including influences of land use change and fires on peatland into the model, given that substantial losses of C could occur due to these disturbances. To have a complete picture of peatland C balance, CH4 and dissolved organic C (DOC) losses must be considered

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Piponiot, Camille. "Quel futur pour les forêts de production en Amazonie ? Du bilan Carbone de l'exploitation forestière à la recherche de compromis entre services écosystémiques (bois d'oeuvre, biodiversité et carbone)". Thesis, Guyane, 2018. http://www.theses.fr/2018YANE0008/document.

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La moitié des forêts tropicales du monde est désignée comme des forêts de production par les services forestiers nationaux. Si l'effet de la déforestation sur les émissions de carbone et les pertes de biodiversité en région tropicale ont fait l'objet de nombreuses études, les impacts à long terme de l'exploitation commerciale de bois sur ces forêts restent à ce jour très peu étudiés. Or, les enjeux sont grandissants pour ces forêts de production. Non seulement elles doivent alimenter le commerce du bois tropical, mais leur rôle dans le stockage de carbone et dans la préservation de la biodiversité est de plus en plus reconnu. La thèse développée ici s'organise en trois temps. Premièrement, un modèle de bilan carbone de l'exploitation forestière est développé, et les différences régionales de dynamique de récupération du carbone post-exploitation sont modelisées. Deuxièmement, un modèle de récupération du volume de bois d'oeuvre a été développé et calibré à l'échelle amazonienne. Ces résultats ont permis de montrer la lenteur de la récupération du volume de bois d'Amazonie, et la non-durabilité des pratiques actuelles d'exploitation. Ces modèles (carbone et bois d'oeuvre) ont été élaborés dans un cadre bayésien, avec l'appui et les données du Tropical managed Forest Observatory (www.tmfo.org), réseau rassemblant 9 institutions de recherche et plus de 200 parcelles de suivi de la dynamique forestière après exploitation en Amazonie. Enfin, une analyse comparative de scénarios prospectifs a été effectuée, où les compromis possibles entre services écosystémiques (bois d'oeuvre, carbone et biodiversité) ont été explorés par des techniques d'optimisation multicritères
Half of the world's tropical forets are designated by national forest services as production forests. While here have been numerous studies on the impact if devorestation on carbon emissions and biodiversity loss in the tropics, the long-term impacts of selective logging are still poorly studied; However, the importance of these production forests is increasing. Not only must they meet the growing tropical timber demand, but their role in Carbon storage and the biodiversity conservation is increasingly recognized. The studies developped in this thesis are threefold. First, a carbon balance model of logging is developped, and regional differences in post-logging carbon recovery of timber volume on the Amazon, and thus the unsustainability of current logging practices. These models (carbon and timber) were developped on a Bayesian framework, with support and data from the Tropical managed Forest Observatory (TmFO : www.tmfo.org), a netword of 9 research institutions and more than 200 forest plotswhere post-logging forest dynamics have been monitored for <30 years in the Amazon. Finally, a comparative analysis of prospective scenarios was carried out, where potential tradeoffs between ecosystem services (timber, carbone and biodiversity) were explored using multi-criteria optimization analysis

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Valin, Hugo. "Changements d'usage des sols, marchés agricoles et environnement". Thesis, Paris, AgroParisTech, 2014. http://www.theses.fr/2014AGPT0011/document.

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La contribution des changements d’usage des sols aux émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique est estimée à 17% pour la décennie 2000, en grande partie liée à la déforestation. L’un des facteurs principaux de ces changements est l’expansion des terres agricoles pour les besoins locaux de développement, mais également sous l’effet des exportations stimulées par la mondialisation. Pour cette raison, des préoccupations nouvelles surgissent quant aux effets des politiques sur l’usage des sols par le biais des marchés internationaux. Ce travail présente trois illustrations concrètes où ces effets peuvent être d’ampleur conséquente : i) l’intensification de l’agriculture dans les pays en voie de développement, ii) les accords commerciaux, et iii) les politiques d’agrocarburants. Les résultats montrent que pour chacune de ces politiques, les réponses des marchés sont susceptibles de jouer un rôle déterminant dans le bilan des gaz à effet de serre. L’atténuation du changement climatique par l’intensification des cultures conduit à des réductions d’émissions, mais l’effet rebond de la demande pourrait annuler une part substantielle des bénéfices attendus sur les surfaces de terres cultivées. L’exemple d’un possible accord entre l’Union européenne et le Mercosur montre les effets négatifs que peut induire la libéralisation de certains produits agricoles, si des mesures d’accompagnement adéquates ne sont pas mises en place. Enfin, l’effet des changements indirects d’affectation des sols est susceptible d’effacer une part substantielle des réductions d’émissions alléguées aux agrocarburants. Les réponses de l’affectation des sols aux différentes politiques dépendent néanmoins de nombreux paramètres comportementaux, et il est difficile d’en fournir une estimation chiffrée précise. Plusieurs approches de modélisation sont utilisées ici pour quantifier ces effets et explorer les intervalles de confiance découlant des estimations actuelles de la littérature économétrique. La prise en compte de cette externalité dans l’évaluation des politiques publiques nécessite des approches nouvelles intégrant mieux les différents niveaux d’incertitude sur ces effets
Land use change is estimated to have generated 17% of anthropogenic greenhouse gas emissions in the 2000s, a large part coming from deforestation. The main driver of these emissions is expansion of agricultural activities, for the need of local development in tropical regions. However, they have also been caused by the dynamics of globalisation which has stimulated agricultural trade flows. Thus, today, there are new concerns with respect to how agricultural policies are influencing land use changes in other parts of the world through international market responses. In this work I consider three concrete illustrations of where these effects can be of significant magnitude: i) agriculture intensification in developing countries, ii) trade agreements, and iii) biofuel policies. I find that for each of these policies, market responses are likely to play a significant role in the final greenhouse gas emission balance. Mitigation of emissions through agricultural intensification could have quite beneficial outcomes, but the rebound effect on the demand side would offset a large part of greenhouse gas emission savings attributable to the land sparing effect. With the example of a possible EU-MERCOSUR trade agreement, I also show the adverse effect of liberalising certain specific agricultural products closely connected to land use change dynamics without adequate accompanying measures. Last, the indirect land use change effect of biofuels is likely to offset a large part of their alleged GHG emission savings. Land use change responses depend on many behavioural parameters, however, and providing precise estimates constitutes a challenge. I use different modelling approaches to quantify their magnitude and extensively explore the level of confidence on the basis of current state of econometric findings.New approaches should be elaborated to take account of this externality in public policy assessments, together with an appropriate consideration of the uncertainty ranges associated with these effects

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Marescaux, Audrey. "Carbon cycling across the human-impacted Seine River basin : from the modeling of carbon dioxide outgassing to the assessment of greenhouse gas emissions". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS479.

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Des études récentes ont souligné l’importance des émissions de dioxyde de carbone (CO2) par les eaux continentales, replaçant ainsi l’hydro-système comme compartiment actif du bilan carbone. Un premier objectif de cette thèse a été de comprendre et quantifier la dynamique du C aquatique le long du continuum aquatique de la Seine, empreint d’une très forte activité anthropique. Pour cela, un module de carbone inorganique (CI) a été développé au sein du modèle de fonctionnement biogéochimique des écosystèmes aquatiques, Riverstrahler, permettant de simuler les variations spatio-temporelles du C. Le second objectif était de quantifier les émissions aquatiques et terrestres afin de proposer une évaluation conjointe des trois principaux gaz à effet de serre (GES: CO2, méthane – CH4, protoxyde d’azote- N2O) à l’échelle du bassin. Les mesures de la pression partielle de CO2 (pCO2) dans des rivières drainant différentes occupations du sol, à différentes saisons, attestent que l’hydro-système Seine est sursaturé et une source d’émission de CO2 vers l’atmosphère. Le principal facteur de contrôle de pCO2 est la concentration en carbone organique dissout (COD) (R2 = 0,56, p < 0,05), modulée par les conditions hydro-climatiques et les contributions d'eaux souterraines. Dans les rivières amont, les concentrations en COD semblent reliées au stock de CO des sols, alors que sur l’axe principal de la Seine, elles dépendent des effluents de stations d’épuration. Sur le long terme (1970-2015) la pCO2 a clairement évolué conjointement à l’amélioration du traitement des eaux usées. Les bilans par modélisation (moyenne 2010-2013) montrent l’importance du CI apporté à l’hydro-système Seine (1138 ktC an-1) et une faible contribution des processus biogéochimiques (27 ktC an-1). Si une grande part du CI est exportée vers l’estuaire (69%), les émissions de CO2 dépassent 360 ktC an-1 (soit 30%). Les apports de carbone organique ne représentent que 104 ktC an-1. La production nette de l’écosystème (NEP) apparait négative, et indique le caractère hétérotrophe de la Seine. Cette nouvelle version du modèle Riverstrahler a été couplée au modèle estuarien C-GEM afin de proposer une description complète de la cascade du carbone dans le continuum rivière-estuaire. L’estuaire représente 34 % de la surface miroir de la Seine et contribue à hauteur de 23% des émissions aquatiques de CO2 du bassin, estimée à 445 kt C (année 2010). Les émissions de CO2 complétées par celles de N2O et CH4 montrent que les émissions aquatiques de GES représentent 3.7% des émissions totales du bassin de la Seine (2,276 kt CO2 équivalent an-1 dont 95,3% de CO2). Les émissions agricoles (14,295 ktCO2 équivalent an-1) et urbaines (44,713 ktCO2 équivalent an-1) contribuent respectivement pour 23.3 et 73.0%. Une reconstruction historique des émissions agricoles en France montre une augmentation par 4 de 1850 à 2014, soit 114,000 kt CO2 équivalent an-1 actuellement (CO2:22%, CH4:49%, N2O: 29%). Un scénario prolongeant la tendance actuelle à la spécialisation et l’intensification à l’horizon 2040, prédit une augmentation par 1.5 des émissions agricoles, alors qu’un second scenario, proposant un changement profond de l’agriculture française, réduirait les émissions actuelles de 50%
Several recent studies have highlighted significant fluxes of carbon dioxide (CO2) from inland waters in the global carbon cycling. The first main objective of this thesis was to quantify and understand carbon dynamics in the Seine River basin, which is deeply impacted by human activities. For this purpose a new inorganic carbon (IC) module was implemented in the biogeochemical Riverstrahler model, to simulate spatial and temporal variations in carbon forms in the drainage work. A second major objective was to size both aquatic and terrestrial emissions as a part of a joint assessment of three main GHGs (CO2, methane –CH4, and nitrous oxide –N2O). Field campaigns in rivers draining various land uses in different hydrological seasons, showed a supersaturation in CO2 of the Seine hydrosystem leading to CO2.emissions to the atmosphere. The main factor controlling the CO2 partial pressure (pCO2) was the concentration of dissolved organic carbon (DOC) (R2=0.56, n=119, p<0.05), modulated by hydro-climatic conditions and groundwater contribution. In small streams, DOC concentrations were dependent on the soil organic carbon stock. For the main stem, a long-term analysis (1970-2015) showed that pCO2 tracked urban pollution, decreasing from the 2000s after improvement of wastewater treatment. The validation of the IC module newly implemented in Riverstrahler showed that IC inputs to the Seine River dominated the overall carbon budget (1138 ktC yr-1 on average for the period 2010-2013) of which less than 2% was produced from biogeochemical processes (27 ktC yr-1). In addition, CO2 outgassing represented 30% of IC outputs while exports to the estuary represented 69% of IC outputs. OC inputs were comparatively lower, accounting only for 104 ktC yr-1. Analysis of the biogeochemical processes of the Seine River showed a negative net ecosystem production (NEP), the river being mostly heterotrophic. In order to complete the modeling of the fate of carbon in the Seine River, the Riverstrahler model was combined with the estuarine C-GEM model, towards an integrated approach to the Land-to-Ocean Aquatic continuum. Representing 34% of the river mirror area, the estuary thus contributes ~23% of the CO2 emitted from the whole estuary-river aquatic continuum (estimated at 445 kt C for the year 2010). In addition, analyses of available institutional databases and measurements of other GHGs (CH4 and N2O) enabled estimation of aquatic emissions at 3.7% of the Seine basin total emissions (2,276 ktCO2 equivalent yr-1), dominated by CO2 (95.3%), while agricultural (14,295 ktCO2 equivalent yr-1) and urban emissions (44,713 ktCO2 equivalent yr-1) accounted for 23.3% and 73.0%, respectively. A historical reconstruction of agricultural emissions for the whole of France (1850-2014) estimated that, among the 114,000 ktCO2 equivalent yr-1 emitted by the agricultural sector, 22% were represented by CO2, 49% by CH4 and 29% by N2O. Finally, two contrasting scenarios were explored (horizon 2040). The first, characterized by the current trend towards specialization and intensification, predicted an almost 1.5-fold increase in agricultural emissions. While the second, characterized by a transition to organic agriculture and dietary change, would reduce current emissions by about 50%

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Nidhoimi, El-Assad. "Description et analyse du fonctionnement énergétique des espaces bâtis. Mises en œuvre systémique du bilan carbone associé. Application à l'Éco Ferme de Vincendo et au territoire de Mayotte". Thesis, La Réunion, 2018. http://www.theses.fr/2018LARE0047/document.

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Dans un contexte où les tensions liées aux ressources énergétiques fossiles sont de plus en plus vives, concevoir une nouvelle manière d'appréhender le contexte énergétique est devenu essentiel. Les moyens de production et de consommation énergétiques habituels ont montré leur limite avec l'apparition de nouveau type de pollution pour différents secteurs. Dans ce rapport de thèse, nous nous sommes essentiellement axés sur le secteur de l'électricité en proposant un outil, d'aide à la décision, pour simuler la consommation électrique ainsi que la production électrique à partir des énergies renouvelables (EnR). La simulation de la consommation électrique permet d'avoir des informations à différents échelles d'observation en s'appuyant sur une démarche systémique et typologique, qui permet de calculer le bilan carbone associé à cette consommation ainsi que son coût annuel. Par la suite, cette consommation a été analysée à l'échelle horaire afin de pouvoir là mettre en relation avec des fichiers de production pour effectuer un pilotage au niveau de la courbe de charge. Ce pilotage a pour but de lisser les pics au niveau de la courbe de charge. Les premiers résultats analytiques obtenus à l'aide des outils développés montrent qu'il est possible de réduire l'appel au réseau électrique normal à un certain niveau en fonction des dimensionnements des systèmes de production EnR et du stockage. Ainsi que de pouvoir limité les coûts d'investissement au juste nécessaire, c'est-à-dire avoir un prix le moins cher possible, grâce à une optimisation du système EnR
In a context where the tensions linked to fossil energy resources are increasing, design a new way of understanding the energy context has become essential. The usual means of energy production and consumption have shown their limit with the appearance of new types of pollution for different sectors. In this thesis, we mainly focused on the electricity sector by proposing a tool to simulate electricity consumption and electricity production from renewable energies (RES). Simulation of electricity consumption allows having information on different observation scales based on a systemic and typological approach, according to which the associated carbon footprint to this consumption is being calculated as well as its annual cost. Subsequently, this consumption was analyzed at the hourly scale, which is to relate it to the production files in order to control the load curve. This control aims to smooth down the peaks of the load curve. The first analytical results, obtained by using the developed tools, show that it is possible to reduce the use of the normal electrical network to a certain level according to the dimensions of the RES production systems and storage

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Qiu, Chunjing. "Modélisation de la dynamique du carbone et des surfaces dans les tourbières du nord". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV022.

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Les tourbières boréales jouent un rôle important dans le cycle global du carbone en tant que puits de CO2 à long terme et en tant que l’une des plus grandes sources de méthane naturel (CH4). Ces importants réservoirs de carbone seront exposés à l’avenir au réchauffement et aux conditions plus humides caractérisant le changement climatique dans les hautes latitudes et, en raison de la grande quantité de carbone stockée dans les tourbières boréales, comprendre leurs dynamiques est important. Dans cette thèse, j'ai intégré une représentation du cycle de l'eau et du carbone dans les tourbières dans le modèle de surface terrestre ORCHIDEE-MICT (LSM), dans le but d'améliorer la compréhension du C des tourbes et de sa dynamique depuis l'Holocène, afin d'explorer les effets du changement climatique.Tout d'abord (chapitre 2), J'ai implémenté les tourbières en tant qu'unité hydrologique de sol (HSU) sous-réseau indépendante qui reçoit les eaux de ruissellement provenant des HSU non tourbeuses environnantes dans chaque cellule du réseau et ne possède pas de drainage, conformément la representation propose par Largeron et al. (2018). Pour modéliser les flux d’eau verticaux des sols tourbeux et non tourbeux, j’ai représenté les paramètres hydrologiques spécifiques à la tourbe pour l’HSU des tourbières, tandis que dans d’autres HSU, les paramètres hydrologiques sont déterminés par la texture dominante du sol de la cellule de la grille. j'ai choisi un modèle diplotelmique pour simuler la décomposition et l'accumulation de tourbe de C. Ce modèle à deux couches comprend une couche supérieure (acrotelm) inondée de manière variable et une couche inférieure (catotelm) inondée en permanence. Ce modèle a montré de bonnes performances dans la simulation de l'hydrologie des tourbières, du C et des flux d'énergie dans 30 tourbières boréales sur des échelles de temps quotidiennes à annuelles. Mais la simplification excessive de la dynamique du carbone pourrait limiter sa capacité à prévoir la réponse des tourbières boréales aux futurs changements climatiques.Deuxièmement (chapitre 3), j'ai remplacé le modèle carbone de tourbe diplotelmique par un modèle multicouche afin de prendre en compte les hétérogénéités verticales de la température et de l'humidité le long du profil de la tourbe. J'ai ensuite adapté TOPMODEL et les critères d'établissement des tourbières de Stocker et al. (2014) pour simuler la dynamique de la zone des tourbières dans une unité de la grille. Ici, la zone inondée donnée par TOPMODEL est traversée avec des conditions de croissance de tourbe appropriées pour définir la zone occupée par une HSU de tourbe. Ce modèle a été testé sur plusieurs sites de tourbières du nord et pour des simulations en 2D sur l'hémisphère nord (> 30 ° N). La superficie totale simulée de tourbières et le stock de carbone en 2010 est de 3,9 million de km2 et 463 PgC, conformément aux observations (3,4 à 4,0 million de km2 et 270 à 540 PgC).Enfin (chapitre 4), avec le modèle multicouche, j’ai réalisé des simulations factorielles à l’aide de données climatiques passées et futures issus des scenarios de trajectoire de concentration représentative (RCP) à partir de deux modèles de circulation générale (GCM) afin d’explorer les réactions des tourbières boréales au changement climatique. Les impacts des tourbières sur le futur bilan en carbone de l'hémisphère nord ont été examinés, notamment la réaction directe du bilan en carbone de la tourbière existante (simulée) et les effets indirects des tourbières sur le bilan de carbone terrestre lorsque les tourbières se modifient à l'avenir.Les travaux futurs se concentreront sur l’inclusion des influences du changement d’affectation des sols et des incendies sur les tourbières dans le modèle, étant donné que des pertes importantes de C pourraient survenir en raison de ces perturbations. Pour avoir une image complète du bilan C des tourbières, il faut prendre en compte les pertes de CH4 et de C organique dissous (DOC)
Northern peatlands play an important role in the global carbon (C) cycle as a long-term CO2 sink and the one of the largest natural methane (CH4) sources. Meanwhile, these substantial carbon stores will be exposed in the future to large warming and wetter conditions that characterize climate change in the high latitudes and, because of the large amount of C stored in northern peatlands, their fate is of concern. In this thesis, I integrated a representation of peatlands water and carbon cycling into the ORCHIDEE-MICT land surface model (LSM), with the aim to improve the understanding of peatland C and area dynamics since the Holocene, to explore effects of projected climate change to northern peatlands, and to quantify the role of northern peatlands in the global C cycle.Firstly (Chapter 2), I implemented peatland as an independent sub-grid hydrological soil unit (HSU) which receives runoff from surrounding non-peatland HSUs in each grid cell and has no bottom drainage, following the concept of Largeron et al. (2018). To model vertical water fluxes of peatland and non-peatland soils, I represented peat-specific hydrological parameters for the peatland HSU while in other HSUs the hydrological parameters are determined by the dominant soil texture of the grid cell. I chose a diplotelmic model to simulate peat C decomposition and accumulation. This two-layered model includes an upper layer (acrotelm) that is variably inundated and a lower layer (catotelm) that is permanently inundated. This model showed good performance in simulating peatland hydrology, C and energy fluxes at 30 northern peatland sites on daily to annual time scales. But the over simplification of the C dynamics may limit its capacity to predict northern peatland response to future climate change.Secondly (Chapter 3), I replaced the diplotelmic peat carbon model with a multi-layered model to account for vertical heterogeneities in temperature and moisture along the peat profile. I then adapted the cost-efficient version of TOPMODEL and peatland establishment criteria from Stocker et al. (2014) to simulate the dynamics of peatland area within a grid cell. Here the flooded area given by TOPMODEL is crossed with suitable peat growing conditions to set the area that is occupied by a peat HSU. This model was tested across a range of northern peatland sites and for gridded simulations over the Northern Hemisphere (>30 °N). Simulated total northern peatlands area and C stock by 2010 is 3.9 million km2 and 463 PgC, fall well within observation-based reported range of northern peatlands area (3.4 – 4.0 million km2) and C stock (270 – 540 PgC).Lastly (Chapter 4), with the multi-layered model, I conducted factorial simulations using representative concentration pathway (RCP)-driven bias-corrected past and future climate data from two general circulation models (GCMs) to explore responses of northern peatlands to climate change. The impacts of peatlands on future C balance of the Northern Hemisphere were discussed, including the direct response of the C balance of the (simulated) extant peatland area, and indirect effects of peatlands on the terrestrial C balance when peatlands area change in the future.Future work will focus on including influences of land use change and fires on peatland into the model, given that substantial losses of C could occur due to these disturbances. To have a complete picture of peatland C balance, CH4 and dissolved organic C (DOC) losses must be considered

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Waked, Antoine. "Caractérisation des aérosols organiques à Beyrouth, Liban". Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00765845.

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La connaissance des sources primaires (combustion des énergies fossiles, combustion de la biomasse, éruptions des volcans, etc.) et secondaires (oxydation des composés organiques volatils (COV) suivie de la condensation formant des composés organiques particulaires) de l'aérosol organique ainsi que la caractérisation et la quantification de sa composition chimique restent un défit majeur, en particulier dans la région du Moyen Orient où les études de caractérisation de l'aérosol organique n'existent pas jusqu'à présent. Le Liban, un pays du Moyen Orient qui se situe au bord du bassin méditerranéen, représente un bon exemple pour la caractérisation des aérosols organiques dans cette région. Les travaux menés durant cette thèse s'inscrivent dans un objectif de l'étude de la qualité de l'air à Beyrouth (la capitale du Liban) en se concentrant plus spécifiquement sur les aérosols organiques. Tout d'abord, cette thèse a permis le développement d'un inventaire des émissions pour les gaz et les particules pour le Liban avec une résolution spatiale de 5 km x 5 km et pour la capitale Beyrouth avec une résolution spatiale de 1 km x 1 km. Les résultats obtenus indiquent que le transport routier est la source majoritaire responsable des émissions de monoxyde de carbone (CO), d'oxydes d'azote (NOX) et de composés organiques volatils non méthaniques (COVNM), tandis que les industries et les centrales électriques sont les principaux émetteurs des émissions de dioxyde de souffre (SO2) et des particules primaires. Ensuite, afin de caractériser les concentrations des polluants et plus spécialement la fraction organique des particules, deux campagnes de mesures intensives de 15 jours chacune ont été menées sur un site semi-urbain situé dans la banlieue de Beyrouth. Une première campagne estivale s'est déroulée en juillet 2011 et une deuxième campagne hivernale en février 2012. Ces campagnes, qui s'inscrivent dans le cadre du projet ECOCEM (Emission and Chemistry of Organic Carbon in East Mediterranean Beirut) ont permis une spéciation moléculaire et une catégorisation des sources en été et en hiver de l'aérosol organique au site de mesures où les campagnes ont été menées. En été, les précurseurs biogéniques tels que les monoterpènes et les sesquiterpènes qui aboutissent à la formation des aérosols organiques secondaires biogéniques sont la principale source à cause de l'insolation intensive et les températures élevées qui favorisent les émissions et les réactions de photo-oxydations. En hiver, la combustion de la biomasse est la principale source en raison de la combustion du bois dans le secteur résidentiel pour le chauffage. Enfin, les concentrations ambiantes des polluants à Beyrouth ont été simulées durant le mois de juillet 2011 à partir de données de l'inventaire des émissions développé dans le cadre de cette thèse en utilisant le modèle de chimie-transport Polyphemus/Polair3D. Les concentrations de polluants simulées avec le modèle ont été comparées aux concentrations mesurées durant la campagne estivale afin d'évaluer le modèle. Les résultats obtenus révèlent que le modèle est capable de simuler de manière satisfaisante les concentrations d'ozone (O3), de NOX et la plupart des composés présents dans les particules fines. Les différences entre le modèle et les mesures peuvent résulter des incertitudes dans les données d'entrée qui ont une très grande influence sur les sorties du modèle. Pour cela, une réduction des incertitudes engendrées par les données d'entrée et plus spécifiquement celles liées à l'inventaire des émissions est nécessaire. Par ailleurs, des mesures chimiques sur plusieurs sites sont aussi nécessaires dans le futur afin de mieux évaluer les simulations des concentrations de polluants

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Durocher, Simon. "Évaluation du bilan des émissions de gaz à effet de serre attribuables à l'utilisation de biosolides de papetières pour le reboisement d'un parc à résidus miniers non acides". Thèse, 2015. http://constellation.uqac.ca/2995/1/Durocher_uqac_0862N_10063.pdf.

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Les changements climatiques figurent parmi les principaux enjeux auxquels doit faire face l’humanité. Le rôle déterminant et sans précédent des activités humaines sur l’augmentation observée des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre (GES) et le réchauffement global qui en résulte nécessite la mise en oeuvre conjointe de mesures de réduction des émissions, d’atténuation des impacts et d’adaptation. Au Québec, le Plan d’action sur les changements climatiques 2013-2020 prévoit notamment l’abolition de l’enfouissement des matières organiques putrescibles d’ici 2020; ces matières incluent les résidus de traitement des eaux de procédés des fabriques de pâtes et papiers, aussi appelés biosolides de papetières. À l’heure actuelle, il existe trop peu de données permettant d’estimer les bénéfices climatiques et la faisabilité opérationnelle d’une telle mesure. À titre d’exemple, certaines contraintes pourraient nécessiter le recours par l’industrie des pâtes et papiers au stockage temporaire des biosolides de papetières, plutôt qu’à un enfouissement permanent. Dans cette optique, le bilan des émissions attribuables au recyclage de biosolides de papetières préalablement enfouis (BPPE) doit être scientifiquement documenté. La présente étude a pour but d’évaluer le bilan des émissions de GES attribuables à l’utilisation de BPPE comme amendement sur un parc à résidus miniers non acides dans le cadre d’un projet de reboisement visant une fermeture progressive. Les émissions de protoxyde d’azote (N2O), de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) à l’interface sol-air suivant l’application (0, 50, 100 Mg anhydre ha-1) ont été mesurées sur deux saisons consécutives (2012, 2013) au moyen de chambres statiques fermées. Les émissions attribuables à l’utilisation d’équipement motorisé mobile ont également été quantifiées (tCO2e Mg-1 BPPE anhydre). Les résultats suggèrent un effet significatif de la quantité de biosolides de papetières épandue sur les émissions cumulées de N2O et de CO2 après une saison. Bien que modestes, les émissions attribuables à l’utilisation de la machinerie (0.0983 tCO2e Mg-1 BPPE anhydre) peuvent s’avérer plus élevées que les émissions attribuables aux biosolides eux-mêmes suite à l’épandage lorsque le CO2 d’origine biogénique est exclu du bilan. Ces résultats mettent en lumière le besoin de poursuivre les recherches visant à identifier la filière de valorisation la moins émettrice pour cette matière de façon à ce que le détournement des biosolides de papetières des lieux d’enfouissement s’accompagne de réels bénéfices climatiques.

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Teses / dissertações sobre o tema "Bilan des émissions de gaz à effet de serre – Afrique"

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