Teses / dissertações: "Changements climatiques – Modèles mathématiques"

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Vidil, Christophe. "Gestion des eaux pluviales et changements climatiques : Étude de deux secteurs urbains". Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28896/28896.pdf.

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Dreveton-Le, Goff Christine. "Etude de l'équilibre climatique du modèle Arpège". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30101.

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Afin d'etudier l'equilibre climatique du modele atmospherique arpege-climat, on examine l'evolution des invariants globaux du modele adiabatique (masse, humidite, energie et ozone) au cours des premiers jours d'integration. On met ainsi en evidence la derive du modele, avant que celui-ci atteigne son equilibre climatique. Une methode pour diagnostiquer les sources et les puits de la derive est proposee: elle consiste a calculer les tendances des invariants globaux au cours des differentes etapes de calcul (physique, dynamique, discretisation). Son application au modele arpege-climat pour differentes troncatures et differentes valeurs du pas de temps permet de mieux comprendre les differents processus mis en jeu lors de la mise a l'equilibre du modele. L'etude est poursuivie par la comparaison des resultats du modele a des donnees climatologiques: on met ainsi en evidence certaines erreurs systematiques du modele. A partir d'experiences de sensibilite, on etudie plus particulierement l'impact des parametrisations physiques sur l'equilibre du modele. Ces experiences permettent en particulier de proposer un ordre de priorite aux differentes parametrisations, selon que l'equilibre du modele est plus ou moins modifie par les forcages imposes

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Le, Mezo Priscilla. "Variabilité des écosystèmes marins de l'échelle inter-annuelle au dernier cycle glaciaire-interglaciaire". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV003.

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La variabilité du système climatique influence la productivité et la distribution des espèces marines sur toutes les échelles de temps, de la variabilité saisonnière et inter-annuelle aux cycles glaciaires-interglaciaires. Mais ces liens entre climat et écosystèmes marins sont encore largement méconnus, de telle sorte que les prévisions des changements à venir sont difficiles. De plus, parce que les indicateurs paléoclimatiques issus des archives marines sont souvent liés au fonctionnement de l’écosystème, cette méconnaissance limite la fiabilité de la reconstruction de la variabilité climatique passée.Ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de ces liens entre climat et écosystèmes marins : nous nous sommes intéressés aux changements de productivité marine au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, et nous nous sommes aussi penchés sur la réponse de l’écosystème, incluant l'ensemble des niveaux de la chaine trophique, à la variabilité inter-annuelle à décennale en climat pré-industriel. Ce travail est basé sur l’utilisation d’un modèle climatique (IPSL-CM), d’un modèle de biogéochimie marine (PISCES) et d’un modèle de niveaux trophiques supérieurs (APECOSM).Dans un premier temps, nous montrons que le lien entre l’intensité de la mousson indienne et la productivité primaire marine, en été boréal dans la mer d’Arabie, n’est pas direct. En effet, il apparait indispensable pour comprendre les changements de productivité de considérer, en plus de l'intensité de la mousson, la structure de la mousson. En particulier, la position du Jet de Findlater par rapport à la côte de la péninsule arabique est un paramètre important puisqu'elle conditionne la dynamique d'Ekman dans la région.Dans un second temps, nous avons étudié les variations de la productivité marine au large de l'embouchure du fleuve Congo et leurs liens avec le fleuve et les changements de dynamique atmosphérique africaine. Ce travail a mis en évidence que la relation entre l'intensité de la mousson et l'intensité des alizés, souvent utilisée dans les reconstructions climatiques, n'est pas toujours vérifiée. Selon le climat étudié, l'importance des effets thermiques ou dynamiques sur les changements de précipitations et de vents simulés est différente.Dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de la variabilité inter-annuelle sur les changements de productivité passés et sur le signal climatique potentiellement enregistré par des indicateurs climatiques biologiques.Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur la réponse des organismes marins des haut-niveaux trophiques à la variabilité climatique à différentes fréquences. Ce travail a révélé que les organismes marins répondent de façons différentes aux variations environnementales en fonction de leur taille et de leur habitat
Climate variability influences marine primary productivity and marine species distribution over all timescales, from seasonal to interannual variability and glacial-interglacial cycles. The links between climate and marine ecosystems are still sparsely known so that the predictions of futur changes are difficult. Moreover, because paleoclimate recorders extracted from marine archives are often linked to the functionning of the ecosystem, this lack of knowledge limits our ability to reconstruct past climate variability.This thesis work aims at improving our knowledge of these links between climate and marine ecosystems : we have looked into marine productivity changes during the last glacial-interglacial cycle, but we also examined the "end-to-end" ecosystem response to inter-annual to decadal variability in a pre-industrial climate. This work uses a climate model (IPSL-CM), a bio-geochemical model (PISCES) and a model of high trophic levels (APECOSM).First, we show that the link between Indian summer monsoon intensity and marine primary productivity in the Arabian Sea is indirect. Indeed, it appears necessary to consider the monsoon pattern, such as the Findlater Jet position, which drives the Ekman dynamics in the region, as well as its intensity to understand the productivity changes.Second, we study the marine productivity changes off the Congo river mouth and their links with the river runoff and the African atmospheric dynamics. This work shows that the relationship between monsoon intensity and trade winds intensity, often used to reconstruct past changes, is not always verified. Depending on the climate, thermal or dynamical effects are more or less prominent drivers of the simulated changes in precipitation and winds. Productivity off the Congo river mouth, which is mainly located in the subsurface, seems more affected by the ocean and atmosphere dynamics than by the river supply in nutrients.Third, we study the inter-annual variability effects over past productivity changes and over the climatic signal potentially recorded in the biological climate proxies.Finally, the last part of the thesis focuses on high trophic levels marine organisms response to climate variability at different frequencies. This study shows that marine organisms response to environmental changes varies with the organism' size and habitat

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Coulombe, Sébastien. "Détermination de l'incertitude associée à la détection de l'effet des changements climatiques sur le rendement des strates d'épinette noire de la forêt boréale". Master's thesis, Université Laval, 2009. http://hdl.handle.net/20.500.11794/21095.

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L'effet des changements climatiques, par le biais d'un modèle éco-physiologique, a été introduit dans des courbes de rendement des strates d'épinette noire en respectant les principes de stratification utilisés lors d'un calcul de possibilité forestière. Un exercice de propagation de l'incertitude été fait afin de déterminer la capacité à observer une différence significative entre les prédictions faites à partir des courbes de croissance sous les changements climatiques et celles actuellement utilisées. Cet exercice a permis de voir qu'il est probable à 67% d'être en mesure de détecter l'effet des changements climatiques. Par contre, un doute subsiste étant donné les multiples sources d'erreur non-considérées. Les gestionnaires de la forêt devront considérer leur degré de confort avec ce niveau de risque afin de déterminer ce qui devra être fait par la suite, à savoir améliorer la méthodologie actuelle ou changer l'actuelle approche du rendement soutenu.

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Brechet, Thierry. "Politiques de lutte contre lechangement climatique et modélisation macroéconomique : un modèle d'équilibre général pour l'économie belge". Paris 1, 2000. http://www.theses.fr/2000PA010032.

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L'objet de cette thèse est de concevoir un modèle appliqué assurant une adéquation maximale avec la problématique de réduction des émissions de gaz à effet de serre et les instruments de politique économique envisagés dans le cadre du protocole de Kyoto, essentiellement les permis d'émission négociables. Ce modèle montre qu'un système de permis permettait de réduire les émissions de ges avec des pertes en termes d'activité et de bien-être sensiblement plus faibles que dans le cas d'une taxe c02/énergie. La combinaison des permis avec les instruments fiscaux est incapable de générer une amélioration du bien-être, même si les impacts négatifs sur la macroéconomie peuvent en être atténués. L'une des stratégies les plus efficaces consiste à compenser le surcout généré par l'imposition des quotas d'émission sur les entreprises par une réduction des charges salariales ; seules les réductions ciblées sur les travailleurs à bas salaires permettent de générer un double dividende en terme d'emploi. Enfin, sur base d'une approche bottom up, les nouvelles technologies ont été introduites dans le modèle afin de tester leur contribution au respect des quotas d'émission et leur influence sur le marché de permis. La thèse s'est essentiellement attachée à analyser les mécanismes inhérents à la flexibilité intra-temporelle. Il est vraisemblable que les explorations futures s'orienteront vers l'analyse de la flexibilité inter-temporelle, ce qui nécessite la construction d'un modèle dynamique, mais aussi certaines hypothèses ou informations sur le mode de fonctionnement dynamique du marché de permis dans la réalité. Enfin, il serait intéressant d'introduire des mécanismes de concurrence imparfaite, notamment dans le fonctionnement du marché du travail, mais aussi (et surtout) sur le marché des permis. Là encore, des informations supplémentaires seront nécessaires pour connaitre les règles pratiques de fonctionnement de ce marché.

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Darnault, Romain. "Étude de l'évolution des versants de montagne et des déstabilisations gravitaires associées par une approche couplée d'observations sismotectoniques, de datations géochronologiques et de modélisations". Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4027.

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Les déstabilisations gravitaires de grande ampleur ont souvent été étudiées mais rarement à l’échelle du massif affecté. C’est en considérant cette échelle que l’on peut observer l’ensemble des paramètres contrôlant l’e��volution d’un versant, et plus particulièrement, ceux responsables du déclenchement des glissements de terrain. En adoptant cette stratégie d’étude dans la vallée de la Haute Tinée (Massif de l’Argentera--‐Mercantour), plusieurs résultats ont permis de mieux comprendre les mécanismes conduisant à la déstabilisation des pentes : Les datations 10Be de polis glaciaires : plusieurs phases de récession glaciaires ont été datées autour de 15 ka, 11 ka et 8-9 ka. Ces âges sont similaires aux données acquises antérieurement dans les parties Nord et Centrale des Alpes. Ceci suggère des fluctuations climatiques homogènes à l’échelle des Alpes. Les périodes de récessions glaciaires sont chronologiquement concordantes aux phases d’activité gravitaires mesurées dans les Alpes. Une forte augmentation de l’incision fluviatile depuis 4 ka pour atteindre des taux d’incision supérieurs à 1 cm. An--‐1 autour de 1,2 ka à 0,7 ka a été mesurée. Cette période est concordante avec les datations acquises sur le glissement basal de La Clapière entre 1,8 ka et 0,6 ka. Les investigations de terrains associées aux modélisations numériques ont permis d’observer la propagation de fractures subverticales et parallèles à la vallée depuis la partie basse du versant vers le haut du glissement de terrain. Ces nouvelles données ont permis d’aboutir à un modèle sur la déstabilisation des versants de montagne impliquant plusieurs facteurs : (i) L’incision glaciaire associée aux effets de la fonte des glaces conduisent au déséquilibre de la vallée et à l’initiation des déstabilisations gravitaires. (ii) L’incision Fluviatile participe à la déstabilisation des pentes en amplifiant le phénomène de Déséquilibre de la vallée. (iii) L’endommagement mécanique du massif associé accélère le processus d’altération et conduit au phénomène de glissement gravitaire
Landslides have been often studied, but rarely on the valley scale. The set of parameters controlling the evolution of slope can be observed with this scale, and in Particular those responsible for the triggering of landslides. The study led in the High Tinée Valley (Argentera‐Mercantour) brings new evidences to understand slopes’ destabilisations: 10Be dating of polished glacial surfaces: Three stage of glacial recession have been measured around 15 ka, 11 ka and 8‐9 ka. These ages are similar to data acquired previously in Northern and Central parts of Alps. It suggests that climate fluctuations are homogeneous on the Alps scale. Periods of glacier retreat are chronologically concordant with gravity events measured in the Alps. A strong increase of river incision from 4 ka to reach incision rate greater than 1 cm. An‐1 around 1,2 – 0,7 ka has been measured. This period is concordant with dating acquired on the basal sliding of La Clapière landslide between 1,8 and 0,6 ka. Field investigations associated with numerical models allowed observing of the subertical and parallel to the valley fracture propagation, from the slope toe to the top of the landslides. These new data have resulted in a model of the mountain slope destabilization involving several factors: (i) Glacial incision and effects from ice melt involve a destabilisation of the valley and the initiation of landslides. (ii) River incision participates to the slope destabilisation. (iii) Mechanical damage of the slope accelerates the weathering and the gravity process

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Thuiller, Wilfried. "Impact des changements globaux sur la biodiversité en Europe : projections et incertitudes". Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20101.

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Le, Roux Renan. "Modélisation climatique à l’échelle des terroirs viticoles dans un contexte de changement climatique". Thesis, Rennes 2, 2017. http://www.theses.fr/2017REN20057/document.

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À l’échelle d’un terroir viticole, le climat présente des variations significatives et joue un rôle important sur les caractéristiques des vins produits. L’adaptation de la filière viticole au changement climatique en cours nécessite la connaissance de l’évolution du climat à l’échelle locale. Cette étude vise à intégrer cette échelle dans les projections climatiques en se basant sur l’utilisation combinée de modèles dynamiques et géostatistiques. Dans un premier temps, l’utilisation d’un modèle climatique régional à haute résolution (1 km) dans les vignobles de Marlborough (Nouvelle-Zélande) a permis de cartographier les températures d’une région viticole. Les limites et les incertitudes de l’utilisation de ce type de modèle, notamment pour la représentation des variations thermiques les plus locales, ont également été étudiées. Par l’utilisation des données issues d’un réseau dense de capteurs de température, une seconde étape a consisté au développement d’un modèle statistique non linéaire permettant une cartographie fine des températures sur les appellations Saint-Émilion, Pomerol et leurs satellites. Enfin une méthode d’intégration de l’échelle locale dans les projections de changement climatique est proposée, associant modèles dynamiques et modèles géostatistiques. Cette thèse a mis en évidence que l’utilisation simultanée de différentes méthodes de modélisation des températures peut représenter une piste intéressante pour pallier aux manques qu’elles peuvent représenter individuellement et limiter ainsi l’incertitude
At vineyard scale, climate variability can be significant in magnitude and play a key role in vine and wine characteristics. Adaptation of viticulture to climate change requires knowledge about future fine-scale climate evolution. This study aims to integrate local scale in future climate projections, coupling dynamic and statistical modelling. A first step consisted in producing temperature maps at 1 km resolution using WRF in a vineyard area (Marlborough, New-Zealand) and evaluating model uncertainties. It revealed that dynamical models do not represent well local climate variations. Using a high density temperature data logger network, the second part is dedicated to developing a non-linear statistical model to map temperature at very fine scale in famous sub-appellations of the Bordeaux vineyard area (Saint-Émilion). Following, a method, coupling dynamical and statistical modelling, is proposed to integrate local scale in climate change projections. This thesis highlights that using simultaneously statistical and dynamical models can be an approach to reduce model uncertainties

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Sandu, Irina. "Impact de l'aérosol sur le cycle de vie des nuages de couche limite". Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/116/.

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L'aérosol anthropique peut affecter le cycle de vie des nuages de couche limite, en modifiant l'albédo du nuage et en inhibant la formation des précipitations. Cependant, il est difficile de quantifier ces impacts à partir d'observations. Les interactions aérosol-nuages de couche limite sont donc étudiées à l'aide des modèles numériques à résolution fine (LES), qui disposent de paramétrisations détaillées de la turbulence, du transfert radiatif et de la microphysique nuageuse. Dans cette étude, nous examinons plus spécifiquement les impacts de l'aérosol sur le cycle diurne de stratocumulus marins. Des simulations LES d'un cycle de 36 heures sont réalisées pour des concentrations d'aérosol typiques de masses d'air pures et polluées. Partant d'un même état initial, les simulations divergent rapidement. L'augmentation de la concentration des noyaux de condensation nuageux conduit à une augmentation de la concentration des gouttelettes, à une diminution de leur diamètre, et ainsi à l'inhibition de leur sédimentation et de la précipitation de bruine. Le contenu en eau liquide au sommet nuage augmente et l'entraînement sommital est renforcé. De plus, l'absorption du rayonnement solaire à la base du nuage n'est plus compensée par l'évaporation de la bruine et le découplage de la couche nuageuse est renforcé. Dans l'ensemble, la couche limite polluée est mieux couplée la nuit et plus découplée le jour que la couche limite marine pure. Ces simulations permettent d'identifier des signatures mesurables de l'impact des aérosols sur la dynamique de la couche limite, et ainsi de mieux concevoir les expériences de terrain qui visent à quantifier ces impacts
Anthropogenic aerosols may have a noticeable impact on the life cycle of boundary layer clouds, via their effects on radiation and precipitation efficiency. It is however difficult to document such impacts from observations. The interactions between aerosol particles and the dynamics of boundary layer cloud systems (typically marine stratocumulus) have therefore been explored with high resolution numerical models (LES), that now include detailed parameterizations of turbulence, radiative transfer and microphysics. In this study, the focus is on the coupling between aerosol impacts on cloud microphysics and the diurnal cycle of stratocumulus clouds. LES simulations of a 36 hours cycle are performed with aerosol concentrations typical of pristine and polluted air masses, successively. Although the simulations start from the same initial state, they rapidly diverge. The increased concentration of cloud condensation nuclei yields to an increased droplet concentration, a reduction of the droplet sizes and the inhibition of the droplet sedimentation and precipitation formation. The liquid water content at cloud top hence increases and the cloud top entrainment is strengthened. Moreover, the absorption of solar radiation at cloud base is no longer balanced by the droplet and drizzle evaporation, and the decoupling of the cloud layer is reinforced. Overall, the polluted cloud layer is better coupled during the night and more decoupled during the day than its pristine counterpart. Measurable signatures of these impacts are identified to help at designing observational studies of aerosol impacts on the dynamics on boundary layer clouds

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Martin, Éric. "Modélisation de la climatologie nivale des Alpes françaises. Application des techniques de régionalisation à l'étude de l'impact d'un changement climatique sur l'enneigement". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30262.

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Ce travail est base sur l'utilisation du modele d'evolution du manteau neigeux crocus et du systeme d'analyse des conditions meteorologiques adapte au relief safran. Ces deux outils, une fois valides ont permis de simuler la climatologie nivale actuelle. Des tests de sensibilite a des variations simples des parametres meteorologiques ont ete effectues et ont montre la forte sensibilite du manteauneigeux a toute variation du climat. Pour prendre en compte de facon satisfaisante les scenarios climatiques issus des modeles de circulation generale, une methode de regionalisation adaptee a ete developpee. Elle a ete appliquee a plusieurs simulations correspondant a un doublement du gaz carbonique dans l'atmosphere realisees avec arpege/climat

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Dumas, Patrice. "L'évaluation des dommages du changement climatique en situation d'incertitude : l'apport de la modélisation des coûts de l'adaptation". Paris, EHESS, 2006. http://www.theses.fr/2006EHES0072.

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Cette thèse a pour objectif l'amélioration de l'évaluation des dommages du changement climatique en intégrant une fonction de dommages à seuil et les coûts de l'adaptation au changement climatique. Pour cela, des modèles intégrés compacts économie-climat sont résolus en optimisation et en simulation. Avec une fonction stochastique de dommage à seuil, on obtient un effet de précaution pour la politique climatique. Les trajectoires en coût-bénéfice se rapprochent de celles en coût-efficacité. Concernant l'adaptation, en optimisation, des générations de capital de protection correspondent à une plage de température. En simulation, un filtre de Kalman permet la détection du changement climatique. Les résultats montrent une anticipation importante. Les coûts proviennent surtout de l'investissement permettant de rester adapté malgré le changement climatique. Ils sont peu sensibles à l'incertitude sur la température globale, en revanche, une absence d'anticipation les augmente nettement
The purpose of this thesis is the improvement of climate change damage assessment by the mean of : the use of a threshold damage function and an evaluation of the costs of adapting to a changed climate. Simulation and optimization compact climate economy integrated assessment models are solved to assess the damages. A stochastic threshold damage function leads to a precautionary effect for climate policies. In a cost-benefit framework, the threshold acts as a soft ceiling. Turning to the representation of adaptation, adaptive capital is split in categories corresponding with temperature ranges in optimization models. In simulation, a Kalman filter is used to model climate change detection. The results show strong anticipations. Additional costs arise mainly from over-investment allowing to follow climate change. The costs are not very sensitive to the amount of uncertainly, but they rise sharply in the case of no anticipation

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Coulomb, Renaud. "Fossil fuels and climate policy". Paris, EHESS, 2013. http://www.theses.fr/2013EHES0137.

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Cette thèse étudie les interactions entre la régulation des émissions de C02 et l'extraction de combustibles fossiles. Elle aborde diverses questions: quel est le sentier optimal d'extraction de ces combustibles? Quelle taxe carbone optimale mettre en œuvre ? Quand déployer les technologies de capture et de séquestration du carbone (CCS) ou les renouvelables ? Quels sont les effets de la taxation optimale du carbone sur les profits des producteurs de combustibles fossiles? Dans les cinq chapitres de cette thèse, nous explorons des modèles d'extraction de ressources à la Hotelling, suivant Chakravorty et al. (2006b). Le modèle de base est modifiée en fonction des questions posées, et les changements concernent la contrainte environnementale (un plafond sur la concentration de C02 et / ou une fonction de dommages), la disponibilité de la technologie CCS et son champ d'application, la durée de vie des infrastructures énergétiques non-polluantes, la dilution naturelle du C02 dans l'atmosphère (constante, proportionnelle au stock, ou négligeable), et l'existence de plusieurs ressources polluantes. La première partie étudie l'utilisation optimale et le déploiement de la CCS et des énergies renouvelables, quand un plafond sur la concentration de C02 est introduit. La deuxième partie traite de la taxation optimale du carbone et l'utilisation de la CCS lorsque les dommages marginaux augmentent avec le stock de C02 et qu'un plafond est introduit. La dernière partie étudie comment les propriétaires d'une ressource épuisable polluante (pétrole, gaz) peuvent bénéficier de la taxation du carbone si cette ressource est (ou sera) en concurrence avec une ressource plus polluante
This thesis studies the interactions between carbon regulation and fossil fuels extraction. It addresses various questions: what is the optimal extraction path of polluting fossil fuels? What is the optimal carbon tax to implement? When investing in Carbon Capture and Starage technology (CCS) systems and carbon-free power plants? What are the impacts of optimal carbon taxation on profits of fossil fuels owner s? In a11 of the five chapters of this dissertation, we explore Hotelling-like models, close to Chakravorty et al. (2006b ). In these models, utility comes from the consumption of energy resources and the accumulation of C02 i n the atmosphere is regulated. At least two energy resources and carbon-emitting exhaustible resource and a carbon free renewable one, are available. The baseline model is modified throughout this dissertation, and changes concern: the environmental constraint (a carbon cap over C02 concentration and/or a damage function), the availability of CCS technology and its field of application, the duration of clean capital (CCS systems renewables plants) , the natural dilution (constant, proportional to the stock, or negligible) and the existence of several polluting resources. The first part studies the optimal use and deployment of carbon capture and renewables, when an environmental regulation is imposed through a cap over the C02 concentration. The second part deals with the optimal carbon taxation and carbon capture when marginal damages increase with the carbon stock and a carbon cap over the C02 concentration is set. The last part studies how owners of an averagely carbon-emitting resource (oil, gas) can benefit from carbon taxation

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Drugé, Thomas. "Contribution des aérosols aux scénarios climatiques en Méditerranée pour le XXIème siècle à l'échelle régionale". Electronic Thesis or Diss., Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30328.

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La région Euro-méditerranéenne est soumise à de fortes charges en aérosols d'origine variée et présentant une forte variabilité spatio-temporelle. Le climat de cette région va en être impacté suite à leur effet direct sur le rayonnement mais aussi à travers leurs effets semi-direct et indirects sur les nuages et la dynamique atmosphérique. Ces travaux de thèse, s'inscrivant dans les programmes de recherche Med-CORDEX et ChArMEx, vont aborder au travers de la modélisation climatique régionale la question de l'impact radiatif direct des différents aérosols sur la période historique, leur évolution entre la période 1971-2000 et la période 2021-2050 ainsi que celle de la sensibilité du climat futur de cette région à ces aérosols. Afin d'avoir une prise en compte la plus complète possible des aérosols anthropiques dans le modèle climatique régional ALADIN-Climat, utilisé tout au long de ce travail de thèse, un nouveau module d'aérosols simplifié permettant de représenter les particules de nitrate et d'ammonium a été implémenté dans son schéma interactif d'aérosols TACTIC. Un ensemble de simulations, prenant en compte ou non les particules de nitrate et d'ammonium, a été réalisé sur la période 1979-2016. Les résultats ont montré l'impact important de ces particules atmosphériques sur le climat de la région Euro-Méditerranéenne avec une contribution à hauteur de 40% à l'AOD totale (à 550 nm) ainsi qu'un forçage radiatif direct supérieur à celui des particules de sulfate et de carbone organique à partir de l'année 2005. Sur une période de temps plus longue et en utilisant différents scénarios, les résultats montrent une baisse de 35% de l'AOD totale sur l'Europe entre les périodes 1971-2000 et 2021-2050. Celle-ci est principalement due à la forte diminution de l'AOD des aérosols de sulfate compensée en partie par la hausse des nitrates. Ces derniers auront par ailleurs la contribution à l'AOD totale la plus élevée sur l'Europe, à hauteur de 45%, sur la période future. Cette évolution des différents aérosols va impacter leur forçage radiatif direct avec notamment une baisse significative de celui exercé par les particules de sulfate et une hausse de celui des aérosols de nitrate et d'ammonium. Ces changements, robustes en fonction des différents scénarios, expliquent en moyenne annuelle environ 6% du réchauffement climatique attendu sur l'Europe entre les deux périodes, principalement dû aux interactions aérosols-rayonnement mais également par une modification de l'albédo des nuages (premier effet indirect) et de la dynamique atmosphérique sur cette région
The Euro-Mediterranean region is subject to high aerosol loads of various origins and with high spatial and temporal variability. The climate of this region will be impacted by their direct effect on radiation but also by their semi-direct and indirect effects on clouds and atmospheric dynamics. This thesis work, which is part of the Med-CORDEX and ChArMEx research programmes, will address through regional climate modelling the question of the direct radiative effect of the various aerosols over the historical period, their evolution between the period 1971-2000 and the period 2021-2050 as well as the sensitivity of the future climate of this region to these aerosols. In order to take into account as fully as possible anthropogenic aerosols in the ALADIN-Climat regional climate model, used throughout this thesis work, a new simplified aerosol module to represent nitrate and ammonium particles has been implemented in its interactive aerosol scheme TACTIC. A set of simulations, taking into account or not nitrate and ammonium particles, were carried out over the period 1979-2016. The results showed the significant impact of these atmospheric particles on the Euro-Mediterranean climate with a contribution of 40% to the total AOD (at 550 nm) and a direct radiative forcing higher than that of sulphate and organic carbon particles from 2005. Over a longer period of time and using different scenarios, results show a decrease of total AOD of 35% over Europe between 1971-2000 and 2021-2050. This is mainly due to the decrease of the sulphate aerosols AOD, partly offset by the increase of nitrates. Nitrate particles will also have the highest total AOD contribution over Europe, of 45%, during the future period. This evolution of the various aerosols will impact their direct radiative forcing, with a significant decrease in that exerted by sulphate particles and an increase in that of nitrate and ammonium aerosols. These changes, which are robust under the different scenarios, explain on an annual average about 6% of the expected global warming over Europe between the two periods, mainly due to aerosols-radiation interactions but also to a change in cloud albedo (first indirect effect) and atmospheric dynamics over this region

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Henriet, Fanny. "Essais sur l'économie du changement climatique". Paris, EHESS, 2012. http://www.theses.fr/2012EHES0025.

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Cette thèse porte sur plusieurs questions, diverses, liées aux politiques climatiques. Le premier chapitre porte sur l'extraction optimale d'une ressource non renouvelable polluante en présence d'une réglementation environnementale et lorsqu'une technologie propre peut être développée par des activités de recherche et développement. Le deuxième chapitre étudie l'introduction de la technologie de capture et de stockage du carbone. Lorsque les contraintes techniques ne permettent pas de capturer toutes les émissions, cette technologie devrait être utilisée avant que les dommages environnementaux ne se manifestent. Le troisième chapitre étudie les changements du système fiscal optimal quand une externalité est découverte, dans un cadre à la Mirlees, avec agents hétérogènes. Si la productivité et le coût d'accès est un bien propre de substitution sont négativement corrélés, alors aucun bien ne devrait être taxé en l'absence d'externalité. Avec externalité, il est optimal de taxer le bien sale à un taux inférieur au taux pigouvier et de taxer le bien propre. Dans le quatrième chapitre, nous construisons, étalonnons et simulons un modèle stylisé conçu pour évaluer l'ampleur de la taxe carbone qui permettrait à l'économie française de diviser par quatre ses émissions de CO2 à un horizon de quarante ans. L'ampleur de la taxe carbonne nécessaire est tout à fait irréaliste. Le cinquième chapitre discute du taux d'actualisation écologique qui doit être utilisé pour évaluer les projets visant à améliorer l'environnement. Nous étudions les propriétés du taux d'actualisation standard, ainsi que du taux d'actualisation écologique. Nous discutons aussi une forme du principe de précaution
This thesis focuses on several issues related to climate policies. The first chapter focuses on the optimal extraction of a polluting non-renewable resource when there is an environmental regulation and when a clean technology can be developed through research and development. The second chapter examines the introduction of a carbon capture and storage technology. When all emissions can not be captured, because of technical constraints, this technology should be used before any environmental damages occurs. The third chapter examines the optimal tax system changes when an externality is discovered in a model à la Mirlees with heterogeneous agents. If productivity and the cost of access to a clean substitute are negatively correlated, there should be no indirect taxes, in the absence of externalities. With externality, it is optimal to tax the dirty good, less than the Pigovian rate, and the clean good. In the fourth chapter, we build, calibrate and simulate a stylized model designed to assess the magnitude of the carbon tax that would allow the French economy to divide by four its CO2 emissions in forty years. The magnitude of the carbon tax required is quite unrealistic. The fifth chapter discusses the ecological discount rate that should be used to assess projects aiming at improving the environment. We study the properties of the standard discount rate and the ecological discount rate. We also discuss a version of the precautionary principle

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Lefebvre, Vincent. "Modélisation numérique du cycle du carbone et des cycles biogéochimiques : application aux perturbations climatiques de l’Ordovicien terminal, du Dévonien terminal et du Miocène moyen". Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10047.

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Resumo:

Le CO2 est un gaz à effet de serre reconnu comme un forçage important du climat à l’échelle des temps géologiques. Sa variation au cours du Phanérozoïque détermine les périodes froides dites "icehouse" et chaudes dites "greenhouse". Au cours de ces grandes tendances climatiques ont eu lieu des perturbations courtes à l’échelle du Phanérozoïque au cours desquelles le cycle du carbone et donc la concentration en CO2 dans l’atmosphère ont été perturbés. A l’aide d’un modèle numérique du cycle du carbone construit au cours de la thèse et basé sur une version déjà existante et publié par Grard et al. (2005). Les simulations effectuées ont permis de tester différents processus. Au cours du Miocène Moyen, nous mettons en avant la possibilité d’une intensification du stockage de carbone d’origine continentale en déposant 1,5.10*18 moles de carbone en 3 millions d’années. Cette intensification est l’hypothèse la plus plausible pour permettre d’expliquer l’excursion isotopique du ?*13C observée à cette période. Les travaux sur l’Ordovicien terminal ont permis de proposer une nouvelle théorie quant à la mise en place de la glaciation hirnantienne. Cette hypothèse est la mise en place d’un trapp basaltique. Finalement, les travaux concernant le Dévonien terminal ont permis de vérifier l’hypothèse selon laquelle une orogenèse, processus géodynamique s’étalant sur plusieurs dizaines de millions d’années, peut entraîner une perturbation transitoire du cycle du carbone, de quelques millions d’années, associée à la phase de surrection initiale. Nous montrons ainsi que l’orogenèse Eovarisque peut être la cause principale des événements Kellwasser au niveau de la limite Frasnien-Famennien
Carbon dioxide is a greenhouse gas known to be a primary driver of the Earth climate at a geological time scale. Its variation during the Phanerozoic determines icehouse and greenhouse periods. Brief perturbations, marked by carbon cycle and consequently atmospheric carbon dioxide concentration changes, occur during the Phanerozoic. During the PhD a numerical carbon cycle box model has been updated based on a previous version published by Grard et al. (2005). The modelisations realized during the PhD alowed to test different processes leading to a carbon cycle destabilization over several million of years. During the middle Miocene, we propose an intensification of the burial of continental organic carbon by burying 1.5x10*18 mol C in 3 millions of years. This process constitutes the more acceptable scenario that could explain the positive ?*13C excursion of the middle Miocene. Modeling on the Late Ordovician has led to the suggestion of a new hypothesis explaining the Hirnantian cooling : the installation of a continental basaltic province. Finally, the modeling on the Late Devonian has tested the hypothesis that a long-term (more than 10 Myr) geodynamical process such as a major orogeny could lead to a short-term (less than 2 Myr) carbon cycle perturbation associated to the initial mountain uplift. We show that the Eovariscan orogeny can be at the origin of the two Kellwasser events at the Frasnian-Famennian boundary

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Rajaud, Amélie. "Reforester les tropiques semi-arides ? : Enjeux, contraintes et opportunités climatiques dans la perspective du changement global". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV066.

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Resumo:

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

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Ladant, Jean-Baptiste. "Interactions climat-calotte durant la greenhouse Crétacé-Paléogène (120-34 Ma) : influence de la paléogéographie et du CO2 atmosphérique". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV019.

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Les enregistrements climatiques globaux à l’échelle géologique entre le Crétacé et le début du Cénozoïque indiquent des variations de grande amplitude. Sur le long terme, celles-ci sont déterminées par l’équilibre entre la composition atmosphérique en gaz à effet de serre, principalement le CO2, issus du dégazage volcanique et l’altération continentale, modulée par les mouvements tectoniques des continents. Dans cette thèse, les liens entre paléogéographie et CO2 ont été étudiés dans le contexte des interactions entre climat et calottes de glace au cours d’un intervalle de temps dit de « greenhouse », entre 120 et 34 Ma. L’utilisation d’une suite de modèles impliquant un modèle couplé moyenne résolution, un modèle atmosphérique haute résolution et un modèle de calotte de glace, a permis de montrer que les changements paléogéographiques survenant au Crétacé ont régulé la présence de glace en Antarctique. Dans un second temps, une nouvelle méthode de couplage climat-calotte a été développée pour étudier la glaciation Eocène-Oligocène. Ces développements ont permis de reconstruire une évolution fidèle de celle-ci, en bon accord avec les données. Deux rétroactions liées à cette glaciation et à la chute concomitante du CO2 atmosphérique sont étudiées. En premier lieu, l’impact de la glaciation sur le Courant Circumpolaire Antarctique est abordé, montrant que celle-ci génère une intensification de ce courant. Ensuite, au sein d’une étude mêlant données et modèles pour documenter la présence de moussons en Asie dès l’Eocène moyen, il est montré que le changement climatique de la fin de l’Eocène induit une baisse d’intensité de la mousson asiatique. Enfin, dans la perspective d’analyser les conséquences des changements paléogéographiques du Cénozoïque sur la biogéochimie marine, des tests de sensibilité aux passages océaniques de Panama et de Drake ont été réalisés
On geological timescales, global climate proxies indicate that variations of large magnitude occur between the Cretaceous and the Cenozoic. On the long term, these variations are mostly determined by the equilibrium between the greenhouse gases composition of the atmosphere, primarily the CO2, and continental weathering set up by the spatial location of Earth’s landmasses. Here, the links between paleogeography and CO2 are looked upon in a climate-ice sheet interactions framework during a greenhouse period of Earth history (120 – 34 Ma). A suite of models involving both coupled and ice sheet models have been used to demonstrate that paleogeographic reorganizations have regulated the presence of ice over Antarctica during the Cretaceous. In a second time and using a similar setup, a new method for climate-ice sheet coupling have been developed and applied to the Eocene-Oligocene (EO) glaciation to yield a new scenario of ice evolution, in good agreement with data. Two feedbacks related to this glaciation and the coeval atmospheric CO2 fall are investigated. First, it is shown that the EO glaciation generates an intensification of the Antarctic Circumpolar Current. Second, within a data-model study demonstrating active Asian monsoons as old as the mid-Eocene, it is shown that the climatic change at the end of the Eocene is responsible for a reduction in the intensity of the Asian monsoon. Finally, with the aim of analysing the effect of paleogeographic changes on marine biogeochemistry during the Cenozoic, sensitivity tests to Drake Passage and Panama Seaway have been carried out

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Ndiaye, Abdourakhmane. "Changements climatiques : de la modélisation du phénomène à son éducation. Application au cas des enseignants sénégalais du primaire. Le climat, du savoir scientifique aux modèles d’intégration assignée (Integrated Assessements Models) 1 Environmental education to education for sustainability development : challenges and issues Education for sustainable development : a conceptual and methodological approach De l’éducation au développement durable (EDD) aux Objectifs du Développement Durable (ODD), de nouvelles prescriptions pour les pays du Sud ? Integrated assessment models and other climate policy tools Eduquer aux changements climatiques au Sénégal, une initiation au modèle REDOC via les représentations sociales". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAD007.

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Notre travail de recherche s’est attaché à clarifier le champ, les caractéristiques et les principes d’une Education aux Changements Climatiques en vue d’un Développement Durable (ECCDD) afin d’élaborer des propositions en vue de son intégration dans la formation de base. Cette problématiques’inscrit dans un double cadre : celui de l’interdisciplinarité (articulation de la science du climat, des sciences économiques et sociales, des sciences de l’éducation) et celui du cycle primaire du système éducatif sénégalais. Notre méthodologie de recherche s’est appuyée sur deux clés d’entrée : la dynamique des systèmes complexes (Forrester, 1969, Morin, 1977, 1980) pour transmettre des connaissances et le modèle REDOC (Représentations, Démarche pédagogique, Outils didactiques et Compétences) pour appréhender les représentations des apprenants. Les résultats de nos recherches nous ont mené à faire émerger deux postulats, facilitant une ECCDD. D’une part, le registre des savoirs qu’il convient de mobiliser pour déterminer le cadre et le champ de l’ECCDD, doit articuler quatre types de savoirs : les savoirs scientifiques, les savoirs institutionnels, les savoirs mesurés et les savoirs pédagogique. D’autre part, l’analyse des représentations des apprenants est une étape nécessaire et indispensable pour mettre en place un ensemble de pédagogies diversifiées et complémentaires, développer des outils didactiques appropriés et proposer un référentiel de compétences contextualisé. Dans notre travail de recherche, les représentations des enseignants sénégalais du cycle primaire ont été analysées sur la base d’un questionnaire. Nous avons ainsi cherché à mettre en relief leurs représentations du développement durable, du changement climatique ou du réchauffement climatique. Dans le cas du Sénégal, nous avons pu constater que la question du changement climatique devait s’articuler avec d’autres enjeux propres au système scolaire : le statut des enseignants, la qualité des infrastructures, la question de l’hygiène et de la santé publique, le problème du manque de cantines scolaires…, une autre manière de rappeler que les objectifs du développement durable font système et que l’éducation de qualité (ODD4) peut constituer une variable clé du changement
Our research has been focused on clarifying the scope, characteristics and principles of Climate ChangeEducation for Sustainable Development (CCESD) in order to implement curricula. This issue is part ofa dual framework : an interdisciplinary approach (linking Climate Science, Economics and EducationSciences) and the integration of CCESD into the primary cycle of the Senegalese education system. Ourresearch methodology was based on two inputs : the dynamics of complex systems (Forrester, 1969,Morin, 1977, 1980) to provide knowledge and the REDOC model (Representations, EducationalApproach, Didactic Tools and Skills) to understand teachers’ representations. The results of our researchled us to identify two postulates, facilitating a CCESD. On the one hand, the register of knowledge thatmust be activated to implement CCESD (four types : scientific knowledge, institutional knowledge,measured knowledge and pedagogical knowledge). On the other hand, the analysis of learners'representations is a necessary and essential step to set up a diversified and complementary set ofpedagogies, develop appropriate didactic tools and propose a contextualised skills referenceframework. In our research, the representations of Senegalese primary school teachers were discussedon the basis of a survey. We highlighted their representations of sustainable development, climatechange or global warming. In the case of Senegal, we observed that the issue of climate change had tobe linked to other controversial issues in the school system : the status of teachers, the quality ofinfrastructure, the issue of public health, the problem of the lack of school canteens, etc. Another wayof reminding us that the goals of sustainable development (SGD) are systemic and that qualityeducation (SDG 4) can be a key driver for change

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Vezy, Rémi. "Simulation de pratiques de gestion alternatives pour l'adaptation des plantations pérennes aux changements globaux". Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0939/document.

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Dans le cadre de cette thèse, nous avons utilisé deux modèles mathématiques complémentaires pour simuler le comportement futur des plantations de café sous conditions actuelles ainsi que sous changements climatiques (1979 -2100). Nous avons étudié leurs bilans de carbone, d'eau et d'énergie pour mieux comprendre et prévoir les effets des changements sur la production de café. Comparativement à une plantation en plein soleil, l'ajout d'arbres d'ombrage au dessus des caféiers pourrait permettre d'augmenter les rendements lorsque la température augmente. Cependant, les rendements en grain de caféiers à l'horizon 2100 sont prédits inférieurs aux rendements actuels quelle que soit l'espèce d'arbres d'ombrage ou sa gestion
In this thesis, we used two complementary mathematical models to simulate the future behavior of coffee plantations under climate change (1979 - 2100). We studied their carbon, water, and energy balances to better understand and predict the effects of these changes on coffee production. The addition of shade trees above the coffee layer leadto higher yield compared to full sun management under increased temperature.However, coffee yield was predicted to decrease compared to current levels by 2100,whatever the shade tree species or management

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Rajaud, Amélie. "Reforester les tropiques semi-arides ? : Enjeux, contraintes et opportunités climatiques dans la perspective du changement global". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV066/document.

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

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Lefebvre, Vincent. "Modélisation numérique du cycle du carbone et des cycles biogéochimiques : application aux perturbations climatiques de l’Ordovicien terminal, du Dévonien terminal et du Miocène moyen". Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10047/document.

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Le CO2 est un gaz à effet de serre reconnu comme un forçage important du climat à l’échelle des temps géologiques. Sa variation au cours du Phanérozoïque détermine les périodes froides dites "icehouse" et chaudes dites "greenhouse". Au cours de ces grandes tendances climatiques ont eu lieu des perturbations courtes à l’échelle du Phanérozoïque au cours desquelles le cycle du carbone et donc la concentration en CO2 dans l’atmosphère ont été perturbés. A l’aide d’un modèle numérique du cycle du carbone construit au cours de la thèse et basé sur une version déjà existante et publié par Grard et al. (2005). Les simulations effectuées ont permis de tester différents processus. Au cours du Miocène Moyen, nous mettons en avant la possibilité d’une intensification du stockage de carbone d’origine continentale en déposant 1,5.10*18 moles de carbone en 3 millions d’années. Cette intensification est l’hypothèse la plus plausible pour permettre d’expliquer l’excursion isotopique du ?*13C observée à cette période. Les travaux sur l’Ordovicien terminal ont permis de proposer une nouvelle théorie quant à la mise en place de la glaciation hirnantienne. Cette hypothèse est la mise en place d’un trapp basaltique. Finalement, les travaux concernant le Dévonien terminal ont permis de vérifier l’hypothèse selon laquelle une orogenèse, processus géodynamique s’étalant sur plusieurs dizaines de millions d’années, peut entraîner une perturbation transitoire du cycle du carbone, de quelques millions d’années, associée à la phase de surrection initiale. Nous montrons ainsi que l’orogenèse Eovarisque peut être la cause principale des événements Kellwasser au niveau de la limite Frasnien-Famennien
Carbon dioxide is a greenhouse gas known to be a primary driver of the Earth climate at a geological time scale. Its variation during the Phanerozoic determines icehouse and greenhouse periods. Brief perturbations, marked by carbon cycle and consequently atmospheric carbon dioxide concentration changes, occur during the Phanerozoic. During the PhD a numerical carbon cycle box model has been updated based on a previous version published by Grard et al. (2005). The modelisations realized during the PhD alowed to test different processes leading to a carbon cycle destabilization over several million of years. During the middle Miocene, we propose an intensification of the burial of continental organic carbon by burying 1.5x10*18 mol C in 3 millions of years. This process constitutes the more acceptable scenario that could explain the positive ?*13C excursion of the middle Miocene. Modeling on the Late Ordovician has led to the suggestion of a new hypothesis explaining the Hirnantian cooling : the installation of a continental basaltic province. Finally, the modeling on the Late Devonian has tested the hypothesis that a long-term (more than 10 Myr) geodynamical process such as a major orogeny could lead to a short-term (less than 2 Myr) carbon cycle perturbation associated to the initial mountain uplift. We show that the Eovariscan orogeny can be at the origin of the two Kellwasser events at the Frasnian-Famennian boundary

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Taconet, Nicolas. "Dynamics and distribution of climate change impacts : insights for assessing mitigation pathways". Thesis, Marne-la-vallée, ENPC, 2021. http://www.theses.fr/2021ENPC0001.

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Parce que le changement climatique affecte l’économie à différentes échelles, quantifier ses impacts est particulièrement difficile. Pourtant, la compréhension de ces impacts est essentielle pour élaborer une réponse appropriée en terme d'atténuation et d'adaptation. Elle permet de fixer des objectifs régionaux et globaux à la lumière du coût de l'inaction, et de préparer l'adaptation en identifiant les vulnérabilités futures. Cette thèse s’intéresse à la façon dont la dynamique et la distribution des impacts du changement climatique affectent l’évaluation des trajectoires d’atténuation. Dans un premier temps, je montre que la dynamique du système climatique joue un rôle important pour comprendre les dommages économiques qui en résultent, ce qui peut augmenter la valeur sociale du carbone. Dans un deuxième temps, en tenant compte de l'hétérogénéité des impacts entre pays, j'étudie les effets distributifs de différentes trajectoires d'émissions. Enfin, je montre comment les effets de propagation et le changement structurel peuvent modifier la distribution des coûts du changement climatique, à travers l’exemple des impacts sur la productivité du travail
Because climate change affects economies at different scales, quantifying its impacts is particularly challenging. Yet, understanding climate change impacts is key to design appropriate mitigation and adaptation response. Damage assessment allows to set global targets and regional policies against the cost of inaction, and to prepare for adaptation by highlighting future vulnerabilities and hotspots. This thesis analyse how the dynamics and distribution of climate change impacts affects the assessment of mitigation pathways. First, I show that climate system dynamics matters to evaluate the resulting economic impacts, which increases the present value of mitigation actions. Second, using different assessments of climate change impacts aggregated at the country level, I analyse the distributional effects of different emission pathways. Finally, I show how spillovers and structural change affect the distribution of impacts, through the example of heat stress on productivity

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Antunes, Nicolas. "Application d'algorithmes prédictifs à l'identification de niches écoculturelles des populations du passé : approche ethnoarchéologique". Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0173/document.

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La géographie des groupes humains résulte d’événements historiques culturels et environnementaux. Notre démarche consiste à identifier des relations cultures/environnements dans des populations actuelles ou historiques bien documentées pour ensuite déceler l’éventuelle présence de phénomènes similaires dans des populations anciennes dont seuls les vestiges archéologiques sont connus. Après avoir passé en revue différents concepts permettant de décrire l’espace écologique occupé par une espèce (ou une population déterminée par un trait spécifique), nous déduisons que le concept de niche est idéal pour mesurer les facteurs environnementaux qui peuvent influencer l’établissement d’une culture en un lieu à une période donnée. Afin d’apprécier les distributions géographiques potentielles de cultures du présent et du passé, nous utilisons la modélisation de niches écoculturelles (ECNM). L’ECNM utilise des algorithmes prédictifs ainsi que des données d’occurrences et environnementales afin d’examiner les possibles influences des facteurs environnementaux dans les trajectoires évolutives des cultures. Nous présentons des résultats issus d’une optimisation de l’ECNM qui consiste à obtenir des données environnementales à très hautes résolutions spatiale et temporelle puis à combiner des prédictions de niche en tenant compte des performances des différents algorithmes prédictifs utilisés. La validité de la méthode que nous proposons est assurée par la fiabilité des occurrences que nous utilisons dans nos référentiels actualiste et historique. Enfin l’analyse statistique de plusieurs niches contemporaines, ou se succédant dans plusieurs phases climatiques, nous permet de les positionner dans l’espace écologique et de discuter de diversité culturelle, de risque écologique, de compétition, de dynamique évolutive et de peuplement
The geographic distribution of human populations is the result of both historical contingency and environmental factors. This study identifies culture-environment relations for well-documented present-day and historic populations in order to evaluate whether the same phenomena operated inprehistoric contexts, which are only known from archaeological sites. After reviewing the different concepts used to describe the ecological space occupied by a species (or specific population), it is shown that the niche concept is well-suited for identifying and measuring environmental factors that can influence the distribution of a culture at a particular place and time. In order to better understand the potential distributions of present and past cultures, this study employs the method known aseco-cultural niche modeling (ECNM). ECNM uses predictive algorithms along with occurrence and environmental data in order to examine the possible influences of environmental factors on cultural trajectories. The results presented here are derived from an optimized ECNM approach that permits one to obtain high-resolution environmental data, and that also combines niche predictions by taking into account the performance of the various employed predictive algorithms.The effectiveness of this approach is ensured by the use of reliable occurrence data for both the present-day and historic case studies. Finally, statistical evaluations of multiple contemporaneous niches, as well as successive ones across multiple climatic phases, allow them to be placed in ecological space and examined with respect to cultural diversity, ecological risk, competition, and evolutionary and population dynamics

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Somot, Samuel. "Modélisation climatique du bassin méditerranéen : variabilité et scénarios de changement climatique". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00165252.

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Les flux air-mer, la convection profonde et la cyclogénèse sont étudiés en Méditerranée
grâce au développement d'un modèle régional couplé (AORCM). Il reproduit correctement
ces processus et permet de quantifier et d'étudier leur variabilité climatique. Le couplage
régional a un impact significatif sur le nombre de cyclogénèses intenses en hiver et sur
les flux et précipitations associés. Il simule une variabilité interannuelle plus faible qu'en
mode forcé pour les flux et la convection et permet de comprendre les rétroactions
qui la pilotent. L'impact régional d'un scénario climatique est analysé avec les modèles
non-couplés : le nombre de cyclogénèses diminue, les pluies associées augmentent au
printemps et en automne et diminuent en été. En outre, la Méditerranée se réchauffe,
se sale et sa circulation thermohaline s'affaiblit fortement. Cette thèse conclut de plus à
la nécessité des AORCMs pour étudier l'impact du changement climatique en Méditerranée.

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Briche, Élodie. "Changement climatique dans le vignoble de Champagne : modélisation thermique à plusieurs échelles spatio-temporelles". Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA070075.

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Les effets du changement climatique à l'échelle planétaire ont déjà des répercussions sur la viticulture et ces changements engendrent des interrogations sur son fonctionnement futur. L'évaluation des modifications possibles sur le vignoble de Champagne, notamment en termes d'extrêmes thermiques dommageables pour la vigne tels que l'aléa gélif printanier et les canicules, présente donc un intérêt pour la profession. Les températures influencent en effet le bon déroulement du cycle végétatif de la vigne et une avancée des stades phénologiques est déjà observée en Champagne. Ce vignoble présente un intérêt particulier du fait de sa position septentrionale mais aussi parce que les analyses y sont facilitées par la densité du réseau météorologique en place depuis près de 20 ans. Pour établir une prospective des conditions thermiques possibles, des sorties des modèles du climat français LMD et ARPEGE-Climat (RETIC) respectivement, à 300 km et 50 km de résolution sont validées et analysées sur une période de contrôle (1950 à 2000). Ils permettent ensuite de donner un aperçu des conditions thermiques et bioclimatiques futures (2001 à 2100) selon trois scénarios de changement climatique, les plus couramment utilisés : A1B, Bl et A2. La période de contrôle permet de mettre en évidence les biais froids des distributions statistiques des sorties de modèles au printemps et en été en termes d'estimation de fréquences d'extrêmes et de choisir le modèle ARPEGE-Climat (RETIC). Les sorties thermiques de ce modèle sont alors utilisées pour évaluer l'évolution jusqu'à 2100 des conditions bioclimatiques et thermiques futures. La fréquence des extrêmes gélifs printaniers au moment du débourrement devrait diminuer en avril mais dans l'hypothèse d'un débourrement plus précoce, ces extrêmes devraient, d'après les modèles, rester importants en mars et provoqueraient un gel accru des bourgeons. Celle des extrêmes chauds estivaux devrait augmenter dans le futur. L'analyse à échelle régionale est complétée par une analyse topoclimatique grâce au modèle à méso-échelle RAMS, qui permet d'obtenir une modélisation spatiale des températures. Incluant les facteurs locaux, ce modèle produit des résultats à résolution de 200 m. Les simulations de validation sont réalisées sur les événements extrêmes gélifs printaniers (du 4 au 9 avril) et caniculaires estivaux (du 4 au 8 août) de l'année 2003, qui a provoqué le gel des bourgeons et l’échaudage des baies et qui est considérée ici comme exceptionnelle et représentative « du climat futur ». Les températures simulées (200 m) sur la Champagne sont comparées aux températures enregistrées par des stations sur les coteaux. Le modèle reproduit bien le cycle journalier des températures avec des biais plus ou moins bien marqués notamment sur les minimas et maximas journaliers
Global climatic change has already consequences on viticulture Worldwide and these modifications imply some questions about future. Evaluation of possible modifications in Champagne vineyard is necessary in terms of thermal extremes for vineyard as spring frost during budbreak and heat-waves. Indeed temperature influences phenological cycle and earlier phenological stages have already been observed. This vineyard is particularly interesting to study because of its northern location and thanks to a large network of weather stations since 20 years. To establish a prospective of thermal possible conditions, data of French climate models LMD and ARPEGE-Climate model, respectively at 300 km and 50 km of resolution, are validated and analyzed on a control period (1950 to 2000). They are also used to give an overview of bioclimatic and thermal future conditions (2001 to 2100) with three scenarios, currently used (A1B, Bl and A2). The control period shows cold biases within statistical distributions of climate models data in spring and summer, in terms of extremes frequencies estimation and better results with ARPEGE climate model. Data of this model are used to assess thermal and bioclimatic futures conditions. Summer extremes could increase in the future while cold spring extremes could decrease during budbreak. Budbreak could be earlier and spring cold extremes in Mardi could cause more severe frost of buds. Regional analysis is completed by a local analysis with RAMS meso-scale model, which downscales simulations at a resolution of 200m, taking into account local factors. The validation modeling is proceeded during the 2003 extreme climatic events (late spring frost and summer heat wave), this year is considered as exceptional and representative of the "future climate" which caused buds frost and berries warming. Simulated temperatures (200 m) for the Champagne vineyard were compared to recorded temperatures by weather stations located within the vineyards. The model reproduced the diurnal cycle of temperatures correctly with biases more or less marked depending dates

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Guillemot, Hélène. "La modélisation du climat en France des années 1970 aux années 2000 : histoire, pratiques, enjeux politiques". Paris, EHESS, 2007. http://www.theses.fr/2007EHES0149.

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Notre thèse porte sur l'histoire de la modélisation du climat de la fin des années 1960 aux années 2000, abordée à partir des pratiques de modélisation dans les deux centres développant un modèle de climat en France : le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) du CNRS (ainsi que l'Institut Pierre Simon Laplace, fédération de laboratoires de la région parisienne) et l'organisme national de prévision météorologique, Météo-France. Après un retour sur les premiers modèles numériques de climat, nous retraçons l'évolution de la modélisation au LMD et à Météo-France, et comparons les institutions, les trajectoires des chercheurs et les façons de travailler très différentes de ces organismes, déterminées par les cultures institutionnelles. Nous décrivons quelques pratiques de modélisation, notamment les paramétrisations et les validations des modèles par les données, et analysons les spécificités de ces pratiques scientifiques liées à l'usage de l'ordinateur. Revenant sur un moment charnière de l'histoire de la modélisation en France, le début des années 1990 où ont eu lieu des recompositions institutionnelles et scientifiques qui ont permis d'aborder les couplages des modèles et les simulations du climat futur, nous analysons la façon dont les modélisateurs français se sont confrontés à la question du changement climatique, et notamment à la participation aux prévisions climatiques du GIEC. Enfin, nous abordons l'extension de la modélisation du climat à celle du « Système -Terre », intégrant d'autres milieux, cycles et interactions, pour nous interroger sur les mutations que ces changements induisent dans les pratiques des modélisateurs
Our thesis relates to the history of climate modelling from the end of the nineteen sixties to the beginning of this century, focusing on the modelling practices in the two centres developing a climate model in France: the Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) from the CNRS (and the Institut Pierre Simon Laplace, a fédération of laboratories in and around Paris) and the national organism for vveather forecast, Météo-France. Starting with the first numerical climate models, we trace the évolution of modelling at LMD and Météo-France, and compare the institutions, the carecrs of the researchers and the very différent ways of working in thèse two organisms, determined by their institutional cultures. We describe several modelling practices, in particular the parametrization and validation of models by data, and we analyse the specificities of the scientific practices related to the use of computer. Returning to a critical transitional period in the history of modelling in France, the beginning of the nineties, whcn institutional and scientific reconfigurations allowed coupling of models and simulations of future climate, we analyse the way French modellers confronted the problem of climate change, especially the contribution to IPCC climate prévisions. Finally, we address the expansion of climate modelling to « Earth System », integrating other environments, cycles and interactions, and we discuss the mutations that thèse changes are generating in the working practices of modellisers

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Dagois, Robin. "Vers une modélisation du statut de polluants organiques de Technosols sous influences climatiques contrastées". Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0333/document.

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Les Technosols issus de l’arrêt des activités industriels présentent des propriétés physico-chimiques très contrastées de celles de sols naturels et peuvent renfermer de fortes teneurs en polluants organiques (e.g. composés aromatiques polycycliques (CAP)). Leur abandon pendant des décennies a entrainé l’apparition d’une pédogenèse, particulièrement sous l’influence de facteurs climatiques et supposé entrainer un phénomène d’atténuation naturelle des polluants organiques bien que ces effets ne soient rarement identifiés. Nous proposons ainsi de modéliser l’évolution de la disponibilité des CAP au cours du temps et sous l’influence du facteur climatique. La première étape a été de transcrire des données climatiques atmosphériques en conditions pédoclimatiques et ce, selon les effets de la localisation à l’échelle mondiale, de scénarios de changements climatiques (GIEC), des propriétés des sols et de la profondeur. L’effet de modalités pédoclimatiques sur la disponibilité des CAP a ensuite été testée en conditions contrôlées et sur 11 terres industrielles contrastées (cokeries, usines à gaz). Les conséquences de ces variations de disponibilité des CAP sur la toxicité des sols ont ensuite été validées par un test de croissance de Zea mays L sur les terres vieillies. Les résultats ont été incrémentés dans les modélisations des pédoclimats permettant ainsi de prédire l’évolution de la disponibilité des CAP. Si les conditions climatiques actuelles participent à une diminution de la disponibilité des CAP, le phénomène inverse se produit suite à un réchauffement climatique, que nous définirons comme amplification naturelle, soulignant à nouveau les risques potentiels liés aux changements climatiques sur les sols
Technosols linked with the end of industrial activities depict contrasted properties from those of natural soils and may contain high concentration of organic pollutants (e.g. polycyclic aromatic compounds (PAC)). Their neglect led to the apparition of pedogenetic processes particularly under the influence of climate which potentially contribute to the natural attenuation phenomenon. Hence, we suggest a new method to predict the evolution of PACs’ availability over time and under the influence of climate. The first step was to build a transcription model to predict the pedoclimate evolution derived from weather datasets and under the influence of climate location, climate change scenarios (IPCC), soil properties and depth. The effect of pedoclimatic events on the evolution of PAC availability was then tested in controlled conditions and on 11 contrasted industrial soils (coking plant and gas plant). This allowed predicting the frequency and occurrence of major pedoclimatic events (e.g. freeze-thaw, wetting-drying cycles and periods of high temperature) that drive pedogenesis. The consequence of these availability variation on toxicity were then tested using a growth test of Zea mays L. on aged soils, confirming that PAC availability and soil phytotoxicity are linked. The aging results were then incremented into the pedoclimate model to predict the evolution of PAC availability over time. As the current climatic conditions lead to a decrease in PAC availability (natural attenuation), the opposite effect is observed under the warmer climate of 2100. We described this phenomenon as natural amplification which underlines the upcoming threat of climate change on soils

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Dinh, Thi Lan Anh. "Crop yield simulation using statistical and machine learning models. From the monitoring to the seasonal and climate forecasting". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS425.

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La météo et le climat ont un impact important sur les rendements agricoles. De nombreuses études basées sur différentes approches ont été réalisées pour mesurer cet impact. Cette thèse se concentre sur les modèles statistiques pour mesurer la sensibilité des cultures aux conditions météorologiques sur la base des enregistrements historiques. Lors de l'utilisation d'un modèle statistique, une difficulté critique survient lorsque les données sont rares, ce qui est souvent le cas pour la modélisation des cultures. Il y a un risque élevé de sur-apprentissage si le modèle n'est pas développé avec certaine précautions. Ainsi, la validation et le choix du modèle sont deux préoccupations majeures de cette thèse. Deux approches statistiques sont développées. La première utilise la régression linéaire avec régularisation et validation croisée (c.-à.-d. leave-one-out ou LOO), appliquée au café robusta dans la principale région productrice de café du Vietnam. Le café est une culture rémunératrice, sensible aux intempéries, et qui a une phénologie très complexe en raison de sa nature pérenne. Les résultats suggèrent que les informations sur les précipitations et la température peuvent être utilisées pour prévoir l'anomalie de rendement avec une anticipation de 3 à 6 mois selon la région. Les estimations du rendement du robusta à la fin de la saison montrent que les conditions météorologiques expliquent jusqu'à 36 % des anomalies de rendement historiques. Cette première approche de validation par LOO est largement utilisée dans la littérature, mais elle peut être mal utilisé pour de nombreuses raisons : elle est technique, mal interprétée et nécessite de l'expérience. Une alternative, l'approche “leave-two-out nested cross-validation” (ou LTO), est proposée pour choisir le modèle approprié, évaluer sa véritable capacité de généralisation et choisir la complexité du modèle optimale. Cette méthode est sophistiquée mais simple. Nous démontrons son applicabilité pour le café robusta au Vietnam et le maïs en France. Dans les deux cas, un modèle plus simple avec moins de prédicteurs potentiels et d'entrées est plus approprié. Utiliser uniquement la méthode LOO peut être très trompeur car cela encourage à choisir un modèle qui sur-apprend les données de manière indirecte. L'approche LTO est également utile dans les applications de prévision saisonnière. Les estimations de rendement du maïs en fin de saison suggèrent que les conditions météorologiques peuvent expliquer plus de 40 % de la variabilité de l'anomalie de rendement en France. Les impacts du changement climatique sur la production de café au Brésil et au Vietnam sont également étudiés à l'aide de simulations climatiques et de modèles d'impact ou “suitability models”. Les données climatiques sont cependant biaisées par rapport au climat réel. De nombreuses méthodes de “correction de biais” (appelées ici “calibration”) ont été introduites pour corriger ces biais. Une présentation critique et détaillée de ces calibrations dans la littérature est fournie pour mieux comprendre les hypothèses, les propriétés et les objectifs d'application de chaque méthode. Les simulations climatiques sont ensuite calibrées par une méthode basée sur les quantiles avant d'être utilisées sur nos modèles d'impact. Ces modèles sont développés sur la base des données de recensement des zones caféières, et les variables climatiques potentielles sont basées sur un examen des études précédentes utilisant des modèles d'impact pour le café et des recommandations d'experts. Les résultats montrent que les zones propices à l'arabica au Brésil pourraient diminuer d'environ 26 % d'ici le milieu du siècle dans le scénario à fortes émissions, les régions compatibles avec la culture du robusta vietnamien pourraient quant à elle diminué d'environ 60 %. Les impacts sont significatifs à basse altitude pour les deux types de café, suggérant des déplacements potentiels de la production vers des endroits plus élevés
Weather and climate strongly impact crop yields. Many studies based on different techniques have been done to measure this impact. This thesis focuses on statistical models to measure the sensitivity of crops to weather conditions based on historical records. When using a statistical model, a critical difficulty arises when data is scarce, which is often the case with statistical crop modelling. There is a high risk of overfitting if the model development is not done carefully. Thus, careful validation and selection of statistical models are major concerns of this thesis. Two statistical approaches are developed. The first one uses linear regression with regularization and leave-one-out cross-validation (or LOO), applied to Robusta coffee in the main coffee-producing area of Vietnam (i.e. the Central Highlands). Coffee is a valuable commodity crop, sensitive to weather, and has a very complex phenology due to its perennial nature. Results suggest that precipitation and temperature information can be used to forecast the yield anomaly with 3–6 months' anticipation depending on the location. Estimates of Robusta yield at the end of the season show that weather explains up to 36 % of historical yield anomalies. The first approach using LOO is widely used in the literature; however, it can be misused for many reasons: it is technical, misinterpreted, and requires experience. As an alternative, the “leave-two-out nested cross-validation” (or LTO) approach, is proposed to choose the suitable model and assess its true generalization ability. This method is sophisticated but straightforward; its benefits are demonstrated for Robusta coffee in Vietnam and grain maize in France. In both cases, a simpler model with fewer potential predictors and inputs is more appropriate. Using only the LOO method, without any regularization, can be highly misleading as it encourages choosing a model that overfits the data in an indirect way. The LTO approach is also useful in seasonal forecasting applications. The end-of-season grain maize yield estimates suggest that weather can account for more than 40 % of the variability in yield anomaly. Climate change's impacts on coffee production in Brazil and Vietnam are also studied using climate simulations and suitability models. Climate data are, however, biased compared to the real-world climate. Therefore, many “bias correction” methods (called here instead “calibration”) have been introduced to correct these biases. An up-to-date review of the available methods is provided to better understand each method's assumptions, properties, and applicative purposes. The climate simulations are then calibrated by a quantile-based method before being used in the suitability models. The suitability models are developed based on census data of coffee areas, and potential climate variables are based on a review of previous studies using impact models for coffee and expert recommendations. Results show that suitable arabica areas in Brazil could decrease by about 26 % by the mid-century in the high-emissions scenario, while the decrease is surprisingly high for Vietnamese Robusta coffee (≈ 60 %). Impacts are significant at low elevations for both coffee types, suggesting potential shifts in production to higher locations. The used statistical approaches, especially the LTO technique, can contribute to the development of crop modelling. They can be applied to a complex perennial crop like coffee or more industrialized annual crops like grain maize. They can be used in seasonal forecasts or end-of-season estimations, which are helpful in crop management and monitoring. Estimating the future crop suitability helps to anticipate the consequences of climate change on the agricultural system and to define adaptation or mitigation strategies. Methodologies used in this thesis can be easily generalized to other cultures and regions worldwide

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Fargeon, Hélène. "Effet du changement climatique sur l'évolution de l'aléa incendie de forêt en France métropolitaine au 21ème siècle". Thesis, Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France, 2019. http://www.theses.fr/2019IAVF0025.

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Le risque feu de forêt en France est actuellement localisé pour l'essentiel dans le Sud du territoire métropolitain, principalement en Méditerranée et en Aquitaine. Les projections climatiques sur le territoire français pour le 21ème siècle posent la question de l'effet du réchauffement climatique sur l'aléa d'incendie de forêt. Nous considérons en particulier deux questions : Comment le niveau de danger et le régime de feux (fréquence, saisonnalité) pourraient évoluer dans les régions déjà confrontées au risque ? Quelle pourrait être l'extension de la zone à risque dans le futur ?L'effet du changement climatique a d'abord été déterminé à partir de projections sous climat futur d'un indice empirique de danger climatique d'incendie (le FWI), calculées selon cinq modèles climatiques contrastés et deux scénarios d'émission de gaz à effet de serre. Ces projections montrent une augmentation très importante du danger dans les zones déjà concernées par les incendies de forêt, en particulier la Méditerranée, avec un bon accord entre modèles climatiques. L'amplitude de l'augmentation du danger au Nord et à l'Ouest, bien qu'existante, est plus difficile à quantifier, compte-tenu des incertitudes des modèles climatiques.Cette première approche est limitée par le fait que le FWI ne représente qu'imparfaitement l'activité des feux de forêts. Nous avons donc développé un modèle probabiliste d’activité d'incendie dans le but de projeter le nombre de feux et les surfaces brûlées sous climat futur. L'approche considère les feux comme résultant de processus aléatoires sous-jacents qui déterminent l'occurrence et la taille des feux, en fonction du FWI et de différents facteurs spatio-temporels. Le modèle a été ajusté selon une approche bayésienne à partir de la base de données Prométhée, qui recense les observations de feux en région méditerranéenne. Les projections de ce modèle sur la période historique et dans le futur ont permis de montrer que les différents facteurs de la relation feu-climat (localisation, saison, continuité de la forêt) affectent fortement les patrons spatio-temporels d'activité des feux. Par ailleurs, nous avons montré que les projections de FWI sous-estiment les augmentations d'activité de feu, principalement du fait de la non-linéarité de la relation feu-climat. Ainsi, les augmentations attendues en période estivale en Méditerranée en 2080 (scénario pessimiste) sont nettement moins importantes pour le niveau de danger climatique (FWI, de 25 à 59%), que pour les surfaces brûlées (de 48 à 202%).Cette approche ne permet pas d'aborder l'évolution de l'activité des feux dans les régions où les incendies sont aujourd'hui peu nombreux et ne bénéficient pas d'un suivi fiable (moitié Nord de la France). Nous avons cependant réussi à extrapoler le modèle établi pour la région méditerranéenne au reste de la moitié Sud, où les données sont suffisantes. Parmi les difficultés liées à l'extrapolation à l'échelle du territoire national, se pose notamment la question des variations de structure du combustible. Ce facteur n'a pour l'instant pas été intégré dans les projections, mais ses implications sont discutées
Wildfires impacting French forests are currently concentrated in the South, especially in the Mediterranean and Aquitaine regions. Climate projections for the 21st century in France question the impact of climate change on wildfire hazard. We focus on two particular issues: the evolution of the fire danger and fire regime in regions already facing frequent wildfires today, and the potential extension of the risk to new regions in the future.Climate change effect was first determined using projections of an empirical fire danger index (FWI) under future climate, computed for five contrasted climatic models under two greenhouse gases emission scenarios. These projections highlight a very strong increase in fire danger levels in the areas already facing wildfires, especially in the Mediterranean, with a very good agreement between climate models. The range of the increase in the North and the West, though existing, is more challenging to quantify, because of climate model uncertainties.This first approach was limited by the ability of FWI to represent fire activity. Therefore, we developed a probabilistic model for fire activity, aiming at projecting fire numbers and burnt areas under future climate. The approach considers that fires result from underlying random processes that determine the occurrence and the fire size based on the FWI and various spatiotemporal factors. The model was fitted following a Bayesian approach using the Promethee database, which records fire observations in the Mediterranean area. Model projections under historical and future conditions demonstrated that FWI projections underestimated projected fire activity increases, mainly due to the non-linearity of the fire-climate relation. Thus, fire danger increases projected in summer in the Mediterranean in 2080 (pessimistic scenario) are considerably lower (25 to 59%) than those for burnt areas (48 to 202%).This approach does not apply to regions where wildfires are currently sparse, and unreliably recorded, especially in Northern France. Yet we extrapolated the model, established over the Mediterranean area, to the rest of Southern France where data were sufficient. Among the difficulties encountered while extrapolating to the national scale, the variation of fuel structure is a critical issue. It was not included in the projections, but its implications are discussed

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Le, Mezo Priscilla. "Variabilité des écosystèmes marins de l'échelle inter-annuelle au dernier cycle glaciaire-interglaciaire". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV003/document.

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La variabilité du système climatique influence la productivité et la distribution des espèces marines sur toutes les échelles de temps, de la variabilité saisonnière et inter-annuelle aux cycles glaciaires-interglaciaires. Mais ces liens entre climat et écosystèmes marins sont encore largement méconnus, de telle sorte que les prévisions des changements à venir sont difficiles. De plus, parce que les indicateurs paléoclimatiques issus des archives marines sont souvent liés au fonctionnement de l’écosystème, cette méconnaissance limite la fiabilité de la reconstruction de la variabilité climatique passée.Ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de ces liens entre climat et écosystèmes marins : nous nous sommes intéressés aux changements de productivité marine au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, et nous nous sommes aussi penchés sur la réponse de l’écosystème, incluant l'ensemble des niveaux de la chaine trophique, à la variabilité inter-annuelle à décennale en climat pré-industriel. Ce travail est basé sur l’utilisation d’un modèle climatique (IPSL-CM), d’un modèle de biogéochimie marine (PISCES) et d’un modèle de niveaux trophiques supérieurs (APECOSM).Dans un premier temps, nous montrons que le lien entre l’intensité de la mousson indienne et la productivité primaire marine, en été boréal dans la mer d’Arabie, n’est pas direct. En effet, il apparait indispensable pour comprendre les changements de productivité de considérer, en plus de l'intensité de la mousson, la structure de la mousson. En particulier, la position du Jet de Findlater par rapport à la côte de la péninsule arabique est un paramètre important puisqu'elle conditionne la dynamique d'Ekman dans la région.Dans un second temps, nous avons étudié les variations de la productivité marine au large de l'embouchure du fleuve Congo et leurs liens avec le fleuve et les changements de dynamique atmosphérique africaine. Ce travail a mis en évidence que la relation entre l'intensité de la mousson et l'intensité des alizés, souvent utilisée dans les reconstructions climatiques, n'est pas toujours vérifiée. Selon le climat étudié, l'importance des effets thermiques ou dynamiques sur les changements de précipitations et de vents simulés est différente.Dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de la variabilité inter-annuelle sur les changements de productivité passés et sur le signal climatique potentiellement enregistré par des indicateurs climatiques biologiques.Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur la réponse des organismes marins des haut-niveaux trophiques à la variabilité climatique à différentes fréquences. Ce travail a révélé que les organismes marins répondent de façons différentes aux variations environnementales en fonction de leur taille et de leur habitat
Climate variability influences marine primary productivity and marine species distribution over all timescales, from seasonal to interannual variability and glacial-interglacial cycles. The links between climate and marine ecosystems are still sparsely known so that the predictions of futur changes are difficult. Moreover, because paleoclimate recorders extracted from marine archives are often linked to the functionning of the ecosystem, this lack of knowledge limits our ability to reconstruct past climate variability.This thesis work aims at improving our knowledge of these links between climate and marine ecosystems : we have looked into marine productivity changes during the last glacial-interglacial cycle, but we also examined the "end-to-end" ecosystem response to inter-annual to decadal variability in a pre-industrial climate. This work uses a climate model (IPSL-CM), a bio-geochemical model (PISCES) and a model of high trophic levels (APECOSM).First, we show that the link between Indian summer monsoon intensity and marine primary productivity in the Arabian Sea is indirect. Indeed, it appears necessary to consider the monsoon pattern, such as the Findlater Jet position, which drives the Ekman dynamics in the region, as well as its intensity to understand the productivity changes.Second, we study the marine productivity changes off the Congo river mouth and their links with the river runoff and the African atmospheric dynamics. This work shows that the relationship between monsoon intensity and trade winds intensity, often used to reconstruct past changes, is not always verified. Depending on the climate, thermal or dynamical effects are more or less prominent drivers of the simulated changes in precipitation and winds. Productivity off the Congo river mouth, which is mainly located in the subsurface, seems more affected by the ocean and atmosphere dynamics than by the river supply in nutrients.Third, we study the inter-annual variability effects over past productivity changes and over the climatic signal potentially recorded in the biological climate proxies.Finally, the last part of the thesis focuses on high trophic levels marine organisms response to climate variability at different frequencies. This study shows that marine organisms response to environmental changes varies with the organism' size and habitat

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Moullec, Fabien. "Impacts du changement global sur la biodiversité en mer Méditerranée : une approche par modélisation End-to-End". Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTG015/document.

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Sous les effets combinés de la surexploitation des ressources marines et du changement climatique la mer Méditerranée se transforme progressivement en un point chaud du changement global. En dépit d’un grand nombre de modèles développés localement ou régionalement en mer Méditerranée, aucun ne s’est encore attelé aux modifications d'assemblages d’espèces à l’échelle du bassin avec une modélisation intégrée des écosystèmes de la physique jusqu’aux prédateurs et représentant explicitement les dimensions à la fois multi-spécifique, spatiale, et trophique. Ces travaux de thèse présentent donc un triple enjeu : (i) mettre en œuvre une telle modélisation de la richesse spécifique en Méditerranée basée sur les traits de vie et représentant l'intégralité du cycle de vie d’espèces en interaction ; (ii) projeter les conséquences des changements physiques et biogéochimiques induits par le changement climatique sur la distribution spatiale des espèces et sur la structure et le fonctionnement trophique de l'écosystème méditerranéen ; (iii) explorer des scénarios de gestion des pêches visant à reconstituer certains stocks d'intérêts commerciaux dans un contexte de changement climatique. Pour répondre à ces enjeux, un modèle end-to-end, OSMOSE-MED, s’appuyant sur le couplage d’un modèle de hauts niveaux trophiques OSMOSE à des modèles de physique et de biogéochimie NEMOMED12 et ECO3M-S, a été développé. Avec cent espèces modélisées, représentant près de 95 % des captures effectuées en Méditerranée, il s’agit du premier modèle trophique de ce type intégrant une aussi grande richesse spécifique, sur une échelle spatiale aussi vaste (la mer Méditerranée dans son ensemble) et à fine résolution (20x20 km²). Selon le scénario d'émissions de gaz à effet de serre RCP8.5, les projections réalisées avec le modèle OSMOSE-MED mettent en évidence une augmentation globale de la biomasse et des captures, respectivement de 22% et 7% d'ici la fin du siècle. Ces augmentations masquent néanmoins de grandes disparités géographiques. Le bassin oriental se démarque par une augmentation globale de la biomasse associée aux espèces exotiques. Au regard des captures, le modèle prévoit des augmentations dans le bassin oriental et une diminution importante dans la partie occidentale. Un changement de la composition spécifique des captures pourrait apparaître au cours du 21ème siècle avec l'apparition d'espèces gagnantes (e.g. anchois) et perdantes (e.g. merlu). Les espèces gagnantes seraient principalement les espèces de petits pélagiques, thermophiles et/ou exotiques, de plus petites tailles et de plus bas niveaux trophiques tandis que les espèces perdantes seraient généralement les grands démersaux et pélagiques, pouvant pâtir d'un décalage spatial avec leurs proies potentielles à la suite d'une contraction ou d'un déplacement de leur aire de répartition géographique. Dans ce contexte, les projections de scénarios de gestion des pêches mettent en évidence les avantages d'une plus grande sélectivité ou d'une réduction de la mortalité par pêche pour reconstituer certains stocks d'intérêts commerciaux, en particulier parmi les organismes appartenant au groupe des démersaux, benthiques et grands pélagiques. Une réduction de la mortalité par pêche pourrait en outre inverser les tendances projetées à la baisse de la biomasse et des captures totales en Méditerrannée occidentale
Under the combined effects of overexploitation of marine resources and climate change the Mediterranean Sea is gradually becoming a hotspot of global change. Despite a large number of models developed locally or regionally in the Mediterranean Sea, no previous studies have addressed changes in species assemblages at the basin scale with an integrated ecosystem modelling from physics to predators and explicitly representing the multi-species, spatial, and trophic dimensions. This thesis work presents a threefold challenge: (i) implementing such a model of the species richness in the Mediterranean Sea based on life history traits and representing the entire life cycle of interacting species; (ii) projecting the consequences of physical and biogeochemical changes induced by climate change on the spatial distribution of species and on the structure and trophic functioning of the Mediterranean ecosystem; (iii) exploring fisheries management scenarios aiming at rebuilding some stocks of commercial interest in a climate change context. To address these challenges, an end-to-end model, OSMOSE-MED, based on the coupling of a high trophic level OSMOSE model with NEMOMED12 and ECO3M-S physical and biogeochemical models, has been developed. With 100 modelled species, representing nearly 95% of the catches made in the Mediterranean Sea, it is the first trophic model of this type to integrate such a large diversity of species, on such a large spatial scale (the Mediterranean Sea as a whole) and at fine resolution (20x20 km²). According to the greenhouse gas emissions scenario RCP8.5, projections made with the OSMOSE-MED model show an overall increase in biomass and catches of 22% and 7% respectively by the end of the century. However, these increases mask large geographical disparities. The eastern basin is characterized by an overall increase in biomass associated with exotic species. With regard to catches, the model projects increase in the eastern basin and a significant decrease in the western part. A change in the species composition of catches could appear during the 21st century with winner (e.g. anchovy) and loser (e.g. hake) species. Winner species would mainly belong to the small pelagics group, are thermophilic and/or exotic, of smaller sizes and of low trophic level while loser species are generally large-sized, some of them of great commercial interest, and could suffer from a spatial mismatch with potential prey subsequent to a contraction or shift of their geographic range. Fisheries management scenario projections highlight the benefits of greater selectivity or reduced fishing mortality for the recovery of certain stocks of commercial interest, particularly among organisms belonging to the demersal, benthic and large pelagic groups. A reduction in fishing mortality could also reverse the projected decline in biomass and total catches in the Western Mediterranean

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Godard, Caroline. "Modélisation de la réponse à l'azote du rendement des grandes cultures et intégration dans un modèle économique d'offre agricole à l'échelle européenne : application à l'évaluation des impacts du changement climatique". Phd thesis, INAPG (AgroParisTech), 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002852.

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L'agriculture européenne évolue aujourd'hui dans un contexte où les mesures politiques et les préoccupations environnementales sont de plus en plus prégnantes, tout en faisant face au changement climatique. Le modèle d'offre agricole AROPAj prend déjà en compte certaines caractéristiques zootechniques. Pour mieux évaluer les politiques agri-environnementales, ce modèle économique a besoin d'intégrer les caractéristiques techniques des cultures des systèmes de production qui le composent. Cette thèse vise à mettre au point une méthode permettant cette prise en compte de la technique agronomique en modélisant la relation azote-rendement. Les systèmes individuels de production (fermes types) d'AROPAj ne sont pas localisés au sein des régions européennes et les informations techniques disponibles dans les bases de données sont restreintes. La méthode élaborée détermine les caractéristiques techniques et physiques nécessaires à la modélisation du rendement de chaque culture de chaque ferme type par le modèle de culture STICS. Ces informations permettent d'obtenir, pour chaque culture de chacune de ces fermes, une courbe de réponse du rendement à l'azote. De forme exponentielle, elle intègre les propriétés économiques attendues et est cohérente du point de vue agronomique. La courbe peut prendre en compte l'azote issu de l'engrais acheté et celui des effluents d'élevage provenant de la ferme. Intégrées au modèle AROPAj, les courbes apportent aux fermes modélisées une plus grande sensibilité aux scénarios de politiques agricoles en permettant l'ajustement du niveau optimal de fertilisation. La méthode est adaptable à l'ensemble des régions européennes, les tests réalisés sur deux régions françaises contrastées la montrent robuste. Les simulations en conditions climatiques futures ont été réalisées sur la base de séries climatiques fournies par le modèle ARPEGE-Climat de Météo-France, représentant un scénario du Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC). Dans ce contexte de changement climatique, pour trente années futures, et toutes autres choses égales par ailleurs, la gamme des courbes de réponse à l'azote obtenue pour chaque culture de chaque ferme type est très large. La confrontation des diverses cultures et fermes modélisées fait apparaître l'eau comme facteur de production prépondérant devant l'azote, et montre que la classe altitudinale des fermes est déterminante de la réponse à l'azote pour des conditions climatiques futures.

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Kubik, Zaneta. "Weather shocks, migration and food security : evidence from Sub-Saharan Africa". Thesis, Paris 1, 2018. http://www.theses.fr/2018PA01E007/document.

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Cette thèse contribue à la littérature sur l'impact des chocs climatiques sur les migrations et la sécurité alimentaire. Le premier chapitre examine les migrations induites par les chocs climatiques en Tanzanie en employant l'approche de iv provbit. Les résultats suggèrent que pour un ménage moyen, une réduction d'un pour cent du revenu agricole induite par le choc climatique augmente la probabilité de migration de 13 points de pourcentage en moyenne au cours de l'année suivante. Le deuxième chapitre tente d'établir si le climat est un déterminant du choix de la destination en cas de migration rurale-rurale. En utilisant le modèle du logit conditionnel, ce chapitre montre qu'une augmentation d'écarts de revenus entre destination et origine de I 0000 shillings tanzaniens, attribuable au climat, augmente la probabilité du choix de cette destination de 2 points de pourcentage. Le troisième chapitre s'intéresse au lien entre les chocs climatiques et la sécurité alimentaire. En utilisant les données sud-africaines, cette analyse emploie un modèle de variable instrumentale où la diversité alimentaire, une mesure de l'accès à la nourriture, est déterminée par les prix des aliments instrumentés avec un choc climatique. Les résultats suggèrent qu'une augmentation de pourcent des prix alimentaires locaux induite par un choc climatique diminue la diversité alimentaire de 2,5 pourcent
This thesis contributes to the literature on the impact of weather shocks on migration and food security in Sub-Saharan Africa. The first chapter analyses whether Tanzanian rural households engage in internal migration as a response to weather-related shocks using an iv probit model. The findings confirm that for an average household, a 1 per cent reduction in agricultural income induced by weather shock increases the probability of migration by 13 percentage points on average within the following year. The second chapter paper attempts to establish if weather acts as the determinant of destination choice in the case of rural-to-rural migration. Employing the alternative-specific conditional logit model, this paper shows that an increase in the expected income differentials between origin and destination by 10,000 Tanzanian shillings, attributable to differences in weather, increases the probability of choosing a given destination by 2 percentage points. The third chapter analyses the food access dimension of food security, and models the link between weather shocks and food security that acts specifically through food prices. Employing an instrumental variable model where household dietary diversity is determined by food prices instrumented with weather shock, this chapter shows that a 1 per cent increase in local food prices induced by a weather shock decreases the number of food items consumed by households by around 2.5 per cent

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Ndiaye, Cassien Diabe. "Attribution et prévision des modulations de la mousson ouest-africaine à l’échelle de temps décennale". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS327.

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En Afrique de l’Ouest, les précipitations durant la période d’été ont connu, au cours du XXe siècle, de fortes modulations aux échelles de temps décennales. On note en particulier une période très humide vers les années 60 suivie d'un épisode de sécheresse durant les années 80 et une reprise des pluies au cours des années 2000. Ces modulations ont des conséquences socio-économiques régionales majeures. Considérées comme l’un des plus grands signaux du changement climatique en Afrique, elles ont fait l'objet de nombreuses études afin de comprendre leur(s) origine(s) et d’anticiper les prochains changements. Ces modulations ont longtemps été associées à la variabilité interne du système climatique et notamment à un rôle de la température de surface de l’océan Atlantique. De récentes études montrent cependant une contribution notable des forçages externes notamment les gaz à effet de serre et les aérosols anthropiques en particulier au cours de la seconde moitié du XXe siècle, soit via les températures de surface de l’océan Atlantique soit via un forçage radiatif direct. Dans tous les cas, le lien avec les températures de surface de l’océan offrent des perspectives de prévisibilité de ces modulations des précipitations. Les prévisions climatiques décennales ont été développées afin d’exploiter cette source de prévisibilité. Elles sont potentiellement très importantes pour la planification économique et structurelle en Afrique de l’Ouest. Dans cette thèse, nous proposons d’attribuer, en premier lieu, les modulations décennales des précipitations au Sahel sur la période temporelle de 1901-2014. En second lieu, nous proposons d’évaluer la prévision des précipitations en Afrique de l’Ouest à l’échelle de temps décennale sur la période 1968-2012. Toute cette étude est réalisée par le diagnostic de simulations climatiques réalisées à partir de modèles contribuant à la phase 6 du projet d’intercomparaison des modèles couplés. Étant donné que les modèles couplés sous-estiment communément le maximum de précipitation au Sahel durant la période d’été, nous avons commencé par proposer un domaine adaptatif des pluies au Sahel. Nos résultats de la première partie de cette thèse montrent que les forçages externes en particulier les aérosols anthropiques contribuent significativement à la chronologie des modulations décennales des précipitations sahéliennes. Ces aérosols modulent en effet la température de surface de l'océan qui se traduit en modulations de précipitation au Sahel par les déplacements de la zone de convergence intertropicale et de la dépression thermique saharienne. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la prévisibilité des précipitations à l’échelle de temps décennale en Afrique de l’Ouest et en particulier au Sahel. Nos résultats montrent que les précipitations sont prévisibles au Sahel dans 5⁄8 des modèles étudiés à une échéance temporelle entre 1 et 10 ans. Cependant, seuls 3 de ces 5 modèles simulent un signal décennal combiné à une variance totale réaliste à ces échéances. La moyenne multi-modèle est généralement plus prévisible que la majorité des modèles individuels. L’initialisation des variables climatiques permet d’améliorer les scores de prévision des précipitations au Sahel pour la moyenne multimodèle et 3⁄5 des modèles montrant une prévisibilité et la fiabilité des prévisions pour un seul modèle. Cet impact de l’initialisation relativement réduit corrobore l’importance des forçages externes déduits de la première étude. En conclusion, nos résultats suggèrent que les effets anthropiques sur le climat deviennent des facteurs majeurs pour expliquer les modulations décennales des précipitations moyennes de mousson au Sahel. En perspective, ces modulations sont associées, au cours du XXe siècle, à des pluies extrêmes qui sont devenues fréquentes de nos jours. Il serait intéressant de se demander si ces pluies extrêmes sont prévisibles en Afrique de l’Ouest aux échelles de temps décennales
In West Africa, rainfall during the summer period (July, August and September) has shown strong modulations on decadal time scales during the 20th century. In particular, there was a very wet period in the 1960s followed by a drought in the 1980s and a recovery of rainfall in the 2000s. These modulations have major regional socio-economic consequences. Considered as one of the most important signals of climate change in Africa, they have been the subject of numerous studies in order to understand their origin(s) and to anticipate future changes. These modulations have long been associated with the internal variability of the climate system and in particular with the role of the surface temperature of the Atlantic Ocean. However, recent studies show a significant contribution of external forcings, notably greenhouse gases and anthropogenic aerosols, in particular during the second half of the 20th century, either via Atlantic Ocean surface temperatures or via direct radiative forcing. In all cases, the link with ocean surface temperatures offers prospects for predicting these precipitation modulations. Decadal climate forecasts, i.e. with a 5-30 year time horizon, have been developed to exploit this source of predictability. They are potentially very important for economic and structural planning in West Africa. In this thesis, we propose to attribute, first, the decadal modulations of Sahel rainfall over the time period of 1901-2014. Secondly, we propose to evaluate the prediction of rainfall in West Africa on the decadal time scale over the period 1968-2012. All this study is carried out through the diagnosis of climate simulations carried out from models contributing to the phase 6 of the coupled models intercomparison project. Since coupled models commonly underestimate the maximum rainfall in the Sahel region during the summer period, we first proposed an adaptive rainfall domain for the Sahel. Our results from the first part of this thesis show that external forcings, in particular anthropogenic aerosols, contribute significantly to the timing of decadal modulations of Sahel rainfall. These aerosols indeed modulate the ocean surface temperature which is translated into precipitation modulations in the Sahel by the displacement of the intertropical convergence zone and the Saharan Heat Low. The second part of this thesis focuses on the predictability of precipitation on decadal time scales in West Africa and in particular in the Sahel. Our results show that rainfall is predictable in the Sahel in 5⁄8 of the models studied at lead times between 1 and 10 years. However, only 3 of these 5 models simulate a decadal signal combined with a realistic total variance (signal-to-noise ratio close to 1) at these lead times. The multi-model mean is generally more predictable than the majority of individual models. Initialization of climate variables improves Sahel rainfall prediction skills for the multi-model mean and 3⁄5 of the models showing predictability and forecast reliability for a single model. This relatively small impact corroborates the importance of external forcings inferred from the first part of this thesis. In conclusion, our results suggest that anthropogenic effects on climate become major factors in explaining decadal modulations of mean monsoon rainfall in the Sahel. In perspective, these modulations are associated, during the 20th century, with extreme rainfall events that have become frequent nowadays. It would be interesting to ask whether these extreme events are predictable in West Africa on decadal time scales

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Taccoen, Adrien. "Détermination de l'impact potentiel du changement climatique sur la mortalité des principales essences forestières européennes". Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2019. http://www.theses.fr/2019AGPT0004.

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Les écosystèmes forestiers sont l’un des principaux fournisseurs de services écosystémiques terrestres, dont le changement climatique récent a déjà altéré le fonctionnement. Des augmentations des taux de mortalité ont été mis en évidence à différents endroits du globe, de même que des évènements de mortalité massifs attribués à des sécheresses de plus en plus fréquentes et intenses. Toutefois, la mortalité d’un arbre est un phénomène multifactoriel. Il est difficile d’évaluer l’importance relative des différents facteurs pouvant conduire à la mort d’un arbre, et notamment l’importance du changement climatique par rapport aux facteurs liés à la dynamique forestière, aux facteurs environnementaux ou encore biotiques. Cette thèse porte sur l’étude des déterminants de la mortalité de fond, qui est la mortalité observée dans un peuplement en l’absence de perturbation extrême, pour les principales espèces forestières européennes. L’ensemble de l’étude a été réalisée à partir des données de l’inventaire forestier de l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) et de données climatiques de Météo France couvrant la période 1961 - 2015.Dans un premier temps, nous avons modélisé les déterminants de la mortalité de fond pour 43 espèces d’arbres représentatives des forêts tempérées européennes. Nous avons utilisé les relevés de 372.974 arbres dont 7.312 arbres morts. Les facteurs liés à la compétition, au stade de développement des arbres, à la structure et composition du peuplement et à l’intensité des travaux sylvicoles expliquent 85% de la mortalité récente modélisée, et les facteurs environnementaux (sol et conditions climatiques moyennes) 9%. Les augmentations de températures et baisses de précipitations entre la période contemporaine du relevé et la période 1961 – 1987 jouent un rôle pour 45% des espèces, expliquant 6% de la mortalité modélisée.Ensuite, nous nous sommes intéressés au lien entre la position des arbres le long des gradients environnementaux (température et précipitations) et la sensibilité aux changements de températures et de régimes de précipitations. Nous avons mis en évidence, pour 9 espèces sur 12, une exacerbation de la mortalité due aux augmentations de température et baisses de précipitations récentes lorsque celles-ci sont combinées à des conditions climatiques moyennes chaudes et sèches. Ces résultats mettent en évidence une vulnérabilité exacerbée pour les arbres évoluant vers les limites chaudes et sèches de leur aire de distribution.Enfin, nous avons cherché à évaluer le lien entre la sensibilité au changement climatique et le statut social et la taille moyenne des arbres. Nos résultats indiquent que les arbres dominés sont plus sensibles aux augmentations de températures que les arbres dominants. A l’inverse, les arbres dominants apparaissent plus sensibles aux baisses de précipitations, avec un effet maximal atteint pour les arbres dominants de gros diamètre. Globalement, nos résultats indiquent que la mortalité due aux augmentations de températures ou aux diminutions de précipitations est nettement plus importante pour les arbres dominés que pour les dominants, et que le statut social de l’arbre joue un rôle plus important que la taille de l’arbre.Ces travaux ont permis de mettre en évidence l’existence d’un lien entre les augmentations de températures, les baisses de précipitations récentes et les taux de mortalité observés en forêt sur près de la moitié des espèces arborées de la forêt française. Ils ont également permis de démontrer que ces effets étaient exacerbés sur les arbres évoluant à proximité des limites chaudes de leur aire de distribution. Enfin, ils ont permis d’évaluer les différences de sensibilité au changement climatique en fonction du statut social et de la taille des arbres. Ces résultats permettent de mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur les forêts françaises et européennes, contribuant à mieux anticiper leurs effets
Forest ecosystems are one of the main providers of terrestrial ecosystem services, whose functioning has already been altered by recent climate change. Increases in tree mortality rates have been highlighted in different biomes worldwide, as well as increases in the frequency of massive mortality events following droughts. However, tree mortality is a multi-causal process. It is difficult to quantify the importance of the different factors that can possibly lead to tree death, and particularly the importance of climate change in comparison with forest dynamics and competition-related effects, environmental or biotic factors. This thesis aims at assessing the drivers of background tree mortality, which is the mortality observed in a stand in the absence of extreme perturbation, for the main European tree species. We used data from the French forest inventory of the National Geographic Institute (IGN) and historic climate data from Météo-France spanning the years 1961 to 2015.First, we modelled background tree mortality for 43 tree species in order to identify the drivers of background tree mortality. We used 372.974 trees, including 7.312 dead trees surveyed between the years 2009 and 2015. We found that factors related with competition, tree development stage, stand structure and species composition and logging intensity explained 85% of the recent tree mortality. Environmental factors (soil and climate conditions) accounted for 9% of the total modelled mortality. Temperature increases and rainfall decreases since the period 1961 – 1987 had a significant effect on the mortality of 45% of the 43 species and explained in average 6% of the total modelled mortality.Secondly, we focused on the link between trees locations along temperature and rainfall gradients and their sensitivity to changes of temperature and rainfall. We found that, for 9 species out of 12, temperature increases and rainfall decreases effects were more important in areas with high mean temperature and low mean rainfall. These results show that climate change-related tree mortality could be exacerbated towards the species’ warm and dry edges.Finally, we sought to evaluate how climate change-related tree mortality varied along trees social statuses and sizes gradients. We found that suppressed trees were more sensitive to temperature increases than dominant trees. On the contrary, dominant trees, and particularly large dominant trees, appear to be more sensitive to rainfall decrease than suppressed trees. Overall, our results show that climate change-related tree mortality is globally more important for suppressed than dominant trees.We highlighted the existence of a link between recent temperature increases and rainfall decreased and observed tree mortality rates on around half of the species of the French forest. We also showed that these effects were exacerbated towards the warm and dry edges of the species ranges. Finally, we showed that these effects differed according to trees social statuses and development stages. These results allow us to better understand the impacts of climate change on French and European forest and to better anticipate their effects through the adaptation of silvicultural practices

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Jebri, Beyrem. "Attribution et reconstruction du rôle de la variabilité interne et des forçages externes sur le climat passé récent et du dernier millénaire". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS162.

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Nous avons d’abord étudié les rôles de la variabilité interne (telle que l’IPO) et des forçages externes dans le refroidissement régional dans la zone d’upwelling du Pérou-Chili et les mécanismes associés. Les résultats montrent que l’expansion de la cellule de Hadley dans l’hémisphère Sud en réponse aux forçages anthropiques est un résultat robuste dans nos grands ensembles d’attribution du modèle IPSL-CM5A et les observations et est responsable de l’intensification de l’upwelling depuis les années 80s. Celle-ci se traduit par une intensification des alizés et de l’upwelling le long des côtes Chiliennes et un approfondissement de la couche de mélange qui s’oppose régionalement au signal de réchauffement climatique dans le Pacifique Sud-Est. La fenêtre d’observation instrumentale restreinte limite néanmoins notre compréhension du rôle de la dynamique naturelle dans les changements observés. Nous proposons dans la seconde partie une méthode d’assimilation de données dans le modèle de l’IPSL permettant de reconstruire la variabilité naturelle passée. Ce type de méthode est confronté à un problème de dégénérescence associé à la résolution d’un problème de grande dimension avec un nombre de particules restreint. Pour lever ce verrou un filtre particulaire avec ré-échantillonnage est proposé, utilisant un émulateur statistique du modèle de l’IPSL (LIM) comme modèle d’intégration. La validation de cette nouvelle méthode baptisée SIR-LIM permet aujourd’hui d’envisager la reconstruction de la variabilité climatique des siècles passés par l’assimilation d’observations et de proxys dans les modèles de classe CMIP tout en préservant la cohérence physique le long de la simulation
Using large ensembles of IPSLCM5A model simulations, we first investigate the roles of internal variability (and in particular the IPO) and external forcing in driving recent Peru-Chile regional cooling. The simulations reproduce the relative cooling, in response to an externally-forced southerly wind anomaly, which strengthens the upwelling off Chile in recent decades. This southerly wind anomaly results from the expansion of the Southern Hemisphere Hadley Cell in response to increasing greenhouse gases and stratospheric ozone depletion since ~1980. An oceanic heat budget confirms that the wind-forced upwelling dominates the cooling near the coast while a wind-forced deepening of the mixed layer drives the offshore cooling, irrespectively of the IPO phase, hence indicating the preeminent role of external forcing. Constraining the climate sensitivity from observations remains however fraught with uncertainties due to the limited instrumental window of observation. In a second part, a data assimilation method is developed to reconstruct past natural variability relying on a particles filter using CMIP-class climate models. Such method is confronted with a problem of degeneracy associated with the resolution of a large problem with a limited number of particles. This issue has been resolved using a statistical emulator of the IPSL model (LIM) as an integration model in a particle filter with resampling. The validation of this new method, called SIR-LIM, allows the reconstruction of the climate variability of the past centuries by assimilating observations and proxy records into a CMIP-class coupled model while preserving the physical coherence along the simulation

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Qasmi, Saïd. "Sensibilité du climat européen à la variabilité multidécennale de l'Atlantique Nord". Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30367.

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La tendance au réchauffement d'origine anthropique observée au cours du XXè siècle en Europe est ponctuée par des fluctuations expliquées en partie par la variabilité interne du climat. Les mécanismes physiques entre la Variabilité Atlantique Multidécennale (AMV), dont la composante interne module une partie de la variabilité atmosphérique, et le climat européen sont étudiés dans cette thèse. Une étude des modèles climatiques montre une grande diversité dans la simulation de la téléconnexion entre l'AMV et la température estivale en Europe. La sous-estimation moyenne de son intensité par rapport aux observations contribue notamment à expliquer les incertitudes qui entachent les prévisions décennales du climat. Des expériences numériques utilisées pour isoler les mécanismes d'influence de l'AMV sur le climat européen indiquent que l'AMV est susceptible de significativement moduler la température, les précipitations et l'occurrence d'événements extrêmes, en hiver et en été
The anthropogenic warming trend observed during the 20th century in Europe is characterized by fluctuations, which are partly explained by internal climate variability. The physical mechanisms between the Atlantic Multidecadal Variability (AMV, whose internal component contributes to shape atmospheric variability), and the European climate are investigated in this thesis. A comprehensive study of climate models shows a great diversity in the simulation of the teleconnection between the AMV and European summer temperature. The underestimation of its intensity relative to the observations contributes to explain the uncertainties within the decadal climate predictions. Numerical experiments used to assess the mechanisms of influence of the AMV on the European climate indicate that the AMV is likely to significantly modulate temperature, precipitation and the occurrence of extreme events in winter and summer

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El, Janyani Sanae. "Incidence des bétoires et de la karstogenèse des plateaux crayeux de la Haute-Normandie sur le fonctionnement hydrologique de l'aquifère de la craie : modélisation hydrogéologique des influences climatiques à différentes échelles spatio-temporelles". Phd thesis, Université de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920267.

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Le karst de la craie des plateaux de Haute-Normandie comprend dans sa partie supérieure une zone épikarstique avec les formations résiduelles à silex recouvertes par une couverture de loess du Quaternaire. Des plateaux au relief monotone, profondément incisés par les vallées, occupent plus de 80% des surfaces des bassins versants et sont affectés par la présence de nombreux points d'engouffrement rapide des eaux : dolines, régionalement appelées bétoires. L'aquifère de la craie constitue donc un bon exemple d'aquifère karstique sous couverture dont les modalités de recharge sont complexes et les ressources en eaux soumises à l'impact du soutirage des formations superficielles et de l'érosion des sols. Les principaux objectifs de ce travail de thèse sont, d'abord, de comprendre les mécanismes de karstogenèse à l'origine des bétoires et des réseaux karstiques en définissant l'influence de l'organisation morphostructurale des plateaux sur les modalités de recharge de l'aquifère de la craie. L'ambition est ensuite de calibrer une modélisation de l'évolution spatiale de la piézométrie, prenant en compte la transformation du signal climatique en fonction des caractéristiques du système d'introduction épikarstique et du contexte morpho-structural régional. Dans ce projet de thèse, nous avons tout d'abord, déterminé les zones sensibles aux développements de bétoires (karst d'introduction), ensuite, nous discutons de l'importance des connexions entre le karst d'introduction et le karst de restitution, en identifiant notamment, l'évolution spatiale de la part des transferts karstiques rapides dans les écoulements amont-aval de l'aquifère au sein des signaux hydrologiques régionaux. Parallèlement, nous avons étudié le transfert dans la zone épikarstique, en se focalisant notamment sur le rôle des formations superficielles et des bétoires dans les processus de recharge de l'aquifère de la craie. Les variations des signaux hydrologiques sont aussi analysées en regard du rôle d'autres paramètres hydrogéologiques, à savoir la puissance de l'aquifère et le contexte morpho-structural à l'aide d'outils variés d'analyse statistique. Dans ce contexte, nous démontrons l'hétérogénéité introduite par le drainage karstique dans la zone saturée sur l'organisation des écoulements souterrains ainsi que l'influence des gradients hydrauliques sur les écoulements en analysant la variation spatio-temporelle des concentrations en nitrates des eaux souterraines. Enfin, ces résultats ont été déployés pour discuter et adapter un modèle régional distribué en régime permanent (reproduction de la carte piézomètrique de 2006) en utilisant le modèle MARTHE, modèle à différences finies (©BRGM). Les premiers résultats obtenus sont satisfaisants, ils ont été améliorés en utilisant les résultats d'un modèle global à réservoirs, le modèle GARDENIA (©BRGM) performant à l'échelle des bassins versants.

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Moreau, Melanie. "Variabilité climatique centre/est Pacifique au cours du dernier millénaire reconstruite à partir d’analyses géochimiques sur des coraux massifs". Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0213/document.

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L’océan Pacifique est le siège de variabilités climatiques interannuel et multi-décennale, El Niño Southern Oscillation (ENSO) et la Pacific Decadal Oscillation (PDO), dont les répercussions (via des téléconnections) peuvent être mondiales. Des impacts importants sur les populations, les activités socio-économiques et sur l’environnement ont été attribuées à ENSO. Il est alors primordial d’améliorer notre compréhension de la dynamique Pacifique et notamment du phénomène ENSO ainsique son évolution sous l’effet du changement climatique.Les mesures géochimiques (Sr/Ca et 818O) réalisées sur les coraux constituent des enregistrements paléoclimatiques de choix pour l’étude de l’évolution d’ENSO et sont essentielles pour mettre en perspective la dynamique actuelle du climat par rapport à sa dynamique passée. Après avoir évaluer la robustesse du paléothermomètre géochimique corallien (Sr/Ca), cette thèse a permis la reconstruction de température de surface océanique (SST) à partir de coraux de l’atoll de Clipperton (Pacifique tropical Est) et de l’archipel des Marquises (Pacifique tropical centre) couvrantplusieurs parties du dernier millénaire. Nos résultats suggèrent que la structure spatiale d’ENSO étaitplutôt stable au cours des deux derniers siècles, montrant majoritairement une structure de type ENSOcanonique (Est Pacifique) par opposition à l’ENSO Modoki (centre Pacifique). Bien qu’encore débattue, cette structure spatiale pourrait avoir évoluée très récemment, en liaison avec le changement climatique global (et cela pourrait continuer dans le futur). A l’échelle décennale, nos deux zones d’étude (centre et Est Pacifique) sont influencées par la PDO.Les résultats de cette thèse tendent également à suggérer que l’activité d’ENSO actuelle (sous l’effet du forçage anthropique) n’est pas atypique à l’échelle du dernier millénaire. En effet, son intensité et sa fréquence étaient plus fortes au début du petit âge glaciaire (LIA, 16ème siècle). La comparaison deces résultats avec un ensemble de simulations climatiques (PMIP3) montre que la variabilité ENSO estbien reproduite par ces modèles climatiques mais qu’ils échouent à reproduire correctement l’état moyen des températures du Pacifique
The Pacific Ocean is the place of interannual and multi-decadal climate variabilities, namely the El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). There can have globals impacts via teleconnections. Major impacts on populations, economic and environmental activitieshave been attributed to ENSO. It is therefore essential to improve our understanding of the Pacificdynamic, particularly ENSO activity and its evolution under recent climate change.Geochemical measurements (Sr/Ca and 818O) performed on corals are relevant paleoclimatic records for studying the evolution of ENSO and are essential to put into perspective the current climatedynamic in comparison to past climate.After an evaluation of the robustness of the coral geochemical paleothermometer (Sr/Ca), we present the reconstruction of sea surface temperature (SST) from Eastern tropical Pacific coral (Clippertonatoll) and central tropical Pacific coral (Marquesas archipelago) covering several parts of the last millennium. Our results suggest that ENSO spatial pattern was relatively stable over the past two centuries, mainly indicating an eastern Pacific ENSO pattern (canonical) in comparison to the centralPacific ENSO (Modoki). Although still debated, this spatial pattern could have recently changed dueto global climate change (and this could continue in the future). At the decadal timescale, both studiedareas (central and eastern Pacific) are influenced by the PDO.The results of this Phd thesis also suggest that the present day ENSO activity (under the influence ofanthropogenic forcing) is not atypical throughout the last millennium. The intensity and frequency of ENSO were stronger in the early Little Ice Age (LIA, 16th century). These results are compared withan ensemble of climate simulations (PMIP3) and indicate that ENSO variability is correctly reproduced by numerical climate models but that these models fail to correctly reproduce the mean temperature state of the Pacific

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Bonnet, Rémy. "Variations du cycle hydrologique continental en France des années 1850 à aujourd'hui". Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30345.

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Les objectifs de cette thèse sont de caractériser l'évolution du cycle hydrologique continental en France au cours des 150 dernières années, ainsi que d'étudier les mécanismes hydrologiques et climatiques en jeu. Les observations de débits des rivières françaises disponibles sur un siècle ou plus sont rares. Pour la quasi-totalité des autres variables du cycle hydrologique continental, des séries aussi longues sont inexistantes. Pour pallier ces lacunes observationnelles, le recours à la simulation numérique est utilisé. Dans une première partie, des reconstructions hydrométéorologiques développées sur la France au 20ème siècle sont analysées. Ces reconstructions sont basées sur une nouvelle approche, combinant les résultats d'une méthode de descente d'échelle statistique appliquée à des réanalyses atmosphériques longues et des observations locales mensuelles de précipitations et de température, pour obtenir les forçages météorologiques nécessaires au modèle hydrologique à base physique utilisé. L'évaluation de cette méthode montre que l'utilisation d'observation locale améliore de manière notable la représentation des variations multi-décennales ainsi que des tendances des précipitations et de la température, et, in fine, des débits. L'analyse de ces reconstructions montre que les variations multi-décennales des débits observés sont principalement d'origine climatique, et non dues à des influences anthropiques non-climatiques, comme la présence de barrage, ou à des inhomogénéités temporelles dans les séries observées. D'autres variables du cycle hydrologique, comme l'évapotranspiration, l'humidité des sols ou encore le manteau neigeux, présentent également de fortes variations aux échelles de temps multi-décennales. En fonction de la région, la persistance en été d'anomalies printanières d'humidité des sols ou du manteau neigeux, induites par des anomalies de précipitations et de température au printemps, explique une grande partie des variations multi-décennales des débits en été. À partir de la nouvelle réanalyse atmosphérique NOAA 20CRv2c, disponible depuis les années 1850, une nouvelle reconstruction hydrométéorologique est développée sur le bassin de la Seine dans une seconde partie. Pour cela, une nouvelle approche est développée, basée sur la contrainte des résultats d'une méthode de descente d'échelle appliquée aux 56 membres de cette réanalyse par des observations locales de précipitations et de température au pas de temps journalier puis mensuel.[...]
The main objectives of this work are to characterize the evolution of the continental hydrological cycle over France from 1850 to present, and to understand the hydrological and climate mechanisms involved. Long-term river flows observations of river flows are scarce and the other variables of the continental hydrological cycle (soil moisture, snow cover and evapotranspiration) are virtually not observed on such longtime scales. To overcome this observational gap, numerical modelling is used. First, hydrometeorological reconstructions available over France through the twentieth century are analyzed. These reconstructions are based on a new approach. It combines the results of long-term atmospheric reanalyses downscaled with a stochastic statistical method and homogenized monthly precipitation and temperature observations to derive the meteorological forcing needed for the physically based hydrological model. The evaluation of these reconstructions show that using homogenized observations to constrain the results of statistical downscaling help to improve the reproduction of precipitation, temperature, and river flows variability. In particular, some unrealistic long-term trends associated with the atmospheric reanalyses are corrected. The analysis of the reconstructions confirms that the multidecadal variations previously noted in French river flows are mainly a climatic-driven. Moreover, the analysis shows that the other variables of the french continental hydrological cycle, like evapotranspiration, soil moisture or snow cover, are also characterized by multi-decadal variations. Depending on the region, the persistence from spring to summer of soil moisture or snow anomalies generated during spring by temperature and precipitation variations may explain river flows variations in summer, when no concomitant climate variations exist. Based on the recent release of the NOAA 20CRv2c long-term atmospheric reanalysis, available from the 1850s, a new hydrometeorological reconstruction is developed over the Seine catchment. [...]

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Skoulikaris, Charalampos. "Modélisation appliquée à la gestion durable des projets de ressources en eau à l'échelle d'un bassin hydrographique : le cas du Mesta-Nestos". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004775.

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La construction d'un grand barrage est un projet aux conséquences économiques et sociales importantes voila pourquoi elle doit être précédée d'une étude opérationnelle et socio-économique détaillée. En premier lieu, l'étude opérationnelle doit porter sur les dimensions et le régime d'utilisation du barrage, la configuration géographique de son bassin de drainage et ses caractéristiques hydrologiques aussi bien que sur les contraintes de type environnemental qui peuvent s'exercer dans un cadre législatif national ou international. En second lieu, l'étude socio-économique doit prendre en compte tous les paramètres susceptibles d'influencer sur la durabilité du projet. Jusqu'à une époque récente, la large majorité des barrages était financée et gérée par le secteur public. Ainsi la profitabilité des projets n'était pas un élément prépondérant dans la décision de les construire. De nos jours, la libéralisation du marché de l'énergie dans les pays développés a conduit à la privatisation des infrastructures énergétiques et par voie de conséquence à l'application de nouveaux objectifs économiques dans le financement et la gestion des projets de barrage. Les décisions d'investissement sont conditionnées par l'évaluation de leur viabilité technique et de leur profitabilité tout au long de leur durée de vie qui est typiquement de 50 ans. Cette évaluation est basée sur l'usage d'un critère quantitatif nommé Valeur Actualisée Nette (VAN) aussi appelé Net Present Value en anglais (NPV). Cependant, comme l'eau est le fluide nécessaire au fonctionnement des centrales hydroélectriques, leur exploitation interfère avec la gestion des ressources en eau du bassin hydrographique qui les accueille. De ce point de vue, de nouvelles pratiques et réglementations ont été introduites dans l'Union Européenne par la Directive Cadre sur l'Eau (idem, WFD en anglais). Cette directive contraint chaque projet d'exploitation des ressources en eau à suivre des recommandations portant sur ses conséquences sociales et son impact sur l'environnement en respectant des contraintes à long terme relatives à sa durabilité en cas de changement climatique. Le travail présenté porte sur l'exploration du couplage entre différents modèles mathématiques traitant de l'hydrologie, l'exploitation hydroélectrique, le changement climatique et l'évaluation économique dans le but de proposer les moyens d'effectuer des décisions équilibrées satisfaisant aux exigences des critères de financement de projet , au bien-être du public et aux pratiques qu'exigent la gestion de bassin hydrographique. Ce travail est illustré par l'étude du futur barrage de Temenos, projet mixte de production électrique et d'irrigation intéressant le bassin hydrographique du Mesta-Nestos. Ce bassin est partagé entre la Bulgarie pour sa partie amont et la Grèce pour sa partie aval. La rivière termine son cours dans la mer Egée après avoir formé le delta du Nestos dont la majorité de la surface est occupée par un système d'irrigation. Deux ouvrages hydroélectriques occupent actuellement la partie montagneuse du bassin du Nestos. Il s'agit du barrage de Thissavros dont le réservoir a une capacité de 565 millions m3 et du barrage de Platanovryssi situé en aval du précédent et dont la capacité est de11 millions m3. Les deux barrages sont liés par un système de rétro-pompage STEP (Station de Transfert d'Énergie par Pompage). Le futur projet Temenos devrait être exclusivement financé sur fonds privés. Situé en aval des deux barrages précédents, il est configuré pour augmenter la production d'électricité du précédent complexe et pour réguler le système d'irrigation de la basse vallée agricole du Nestos Les scénarios de changement climatique (SRES) développés par le Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC ou IPCC, en anglais) prévoient de possibles changements climatiques décrits à l'échelle mondiale. Plus précisément, selon les résultats des modèles de circulation globale (GCM), la moyenne mondiale annuelle de la température de surface pourrait augmenter de 1.4 à 5.8°C sur une période allant de 1990 à 2100. Cette augmentation de température pourrait entrainer une augmentation de l'évaporation et influencer le régime des précipitations. Dans ce cas, un impact notable pourrait en résulter sur l'exploitation des installations hydroélectriques dont l'exploitation est particulièrement sensible à la quantité, au rythme et à la répartition géographique des précipitations et des températures. L'étude du changement climatique sur la zone du Mesta-Nestos est base sur les résultats du modèle climatique régional CLM de l'Institut de Météorologie Max Planck, Allemagne. Elle s'intéresse plus particulièrement aux scénarios B1 et A1B produits par le SRES. Le modèle CLM effectue un transfert à l'échelle locale des résultats du modèle global atmosphère-océan ECHAM5/MPIOM utilisés comme forçage. CLM est en particulier conditionné par les conditions aux limites du relief local. Les séries mensuelles de température, précipitation et évapotranspiration produites par CLM ont été utilisées comme données d'entrée du modèle hydrologique distribué MODSUR-NEIGE de manière à simuler le régime hydrographique du bassin en cas de changement climatique. Ce modèle est couplé au modèle de barrage HEC-ResSim décrivant en détail tous les éléments techniques du complexe hydroélectrique du Nestos et des réseaux d'irrigation existant dans le delta du Nestos ainsi que leur future extension à la plaine de Xanthi. Enfin, l'évaluation de la viabilité du projet Temenos en conditions de changement climatique a été effectuée à l'aide d'un nouvel outil économique basé sur le calcul de la VAN et spécialement développé pour les besoins de l'étude. La thèse propose une approche holistique de l'évaluation de projet qui dépasse le strict cadre économique. Le calcul de la VAN a été étendu de façon à réunir les éléments de strict rendement économique (recettes tirées de la vente de l'énergie électrique et de l'eau d'irrigation ainsi que l'accroissement du revenu des agriculteurs) avec des éléments concernant les « externalités » du projet que sont la valeur de l'environnement (coût de restauration du bon état des eaux de surface dans le cas où le débit environnemental minimal ne peut être maintenu) et les bénéfices sociaux (compensations aux agriculteurs dans le cas où les débits d'irrigation ne peuvent être délivrés). On argumente le fait que cette approche combinée offre un outil efficace d'évaluation du projet selon une approche de développement durable. De plus, l'étude d'impact des scenarios de changement climatique a été augmentée d'une étude portant sur les conséquences que pourraient avoir différentes hypothèses d'évolution de la politique de gestion transfrontalière du bassin en relation avec l'exécution du traité de débit signé entre la Bulgarie et la Grèce à propos des eaux du Mesta-Nestos. Enfin, dans un contexte d'application des recommandations de la Directive Cadre de l'Eau (WFD), on propose d'explorer l'utilisation des méthodes de décision multicritère (MCDA, en anglais) pour gérer les conflits d'intérêt des différents acteurs du bassin dans la phase d'acceptation du projet Temenos et dans sa phase d'exploitation.

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Mraoua, Mohammed. "Gestion du risque climatique par l'utilisation des produits dérivés d'assurance". Phd thesis, INSA de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845895.

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Cette thèse s'intéresse à la gestion du risque climatique par l'utilisation des produits dérivés climatiques. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse sont une contribution aux aspects statistiques, économétriques et financiers de la modélisation et de l'évaluation des produits dérivés climatiques. Un intérêt particulier a été accordé au contexte marocain aussi bien au niveau du volet qualitatif que quantitatif. En plus des développements théoriques que nous avons apportés (tests statistiques pour vérifier l'impact du climat sur l'économie, amélioration d'un modèle de prévision de la température moyenne quotidienne, confirmation du choix de la température moyenne, au lieu des températures extrêmes, comme sous-jacent pour les contrats basés sur la température, etc.), nous avons proposé des cas de gestion entre opérateurs économiques marocains exerçant des activités sensibles à l'aléa climatique avec des profils de risque différents en leur apportant des solutions de couverture basées sur l'utilisation de produits dérivés climatiques.

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Loua, René Tato. "Variabilité et tendances des paramètres météorologiques en Guinée : analyse des forçages par méthodes numériques Climatology of Guinea: Study of Climate Variability in N’zerekore Climatological analysis of temperature and pluviometry in Guinea 1960-2016 Study on Temporal Variations of Surface Temperature and Rainfall at Conakry Airport, Guinea: 1960–2016 Surface Temperature Trend Estimation over 12 Sites in Guinea Using 57 Years of Ground-Based Data". Thesis, La Réunion, 2020. http://www.theses.fr/2020LARE0003.

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Dans un contexte de changement climatique, la variabilité des paramètres météorologiques demeure très sensible à notre environnement. Ce travail s’inscrit dans une perspective globale de l’analyse de la variabilité annuelle, interannuelle et spatiale des paramètres météorologiques en Guinée. Il est basé sur l’exploitation de longues séries d’observations (57ans) mesurées par 12 stations météorologiques réparties sur l’ensemble des régions de la Guinée. L’objectif de cette thèse est d’exploiter ces séries originales, afin d’améliorer la compréhension de la variabilité des paramètres météorologiques et contribuer à augmenter la documentation des processus géophysiques associés. La démarche développée est basée sur une analyse climatologique, puis l’estimation des tendances, en utilisant des méthodes numériques adaptées. Il ressort de cette étude que la variabilité de la température est dominée par les cycles saisonniers annuel et semi-annuel, tandis que celle de la pluviométrie se caractérise par un cycle annuel prépondérant. Les résultats ont montré une tendance à la hausse de la température et une tendance à la baisse des précipitations depuis la fin des années 1960. Il a été constaté par ailleurs que les distributions spatiales de température et pluviométrie présentent, respectivement, un gradient latitudinal négatif et positif, dans le sens nord-sud. La pluviométrie reste cependant très élevée dans la région côtière et dans le sud-est du pays. En plus des oscillations semi-annuelle et annuelle, les forçages analysés contribuent à la variabilité de la température et de la pluviométrie à des échelles spatiales et temporelles différentes. Parmi ces forçages, nous avons examiné et quantifié, pour l’ensemble des 12 stations, les contributions de l’Atlantique Niño, l’indice Niño 3.4, de l’indice AMM, de l’indice TNA et le Flux Solaire. En ce qui concerne l’analyse des tendances à long-terme, les résultats montrent que les températures ont globalement augmenté de +0,04 à +0,21 °C/décade. La moitié nord et la région sud de la Guinée enregistrent le plus fort réchauffement, suivies par la région côtière influencée par les effets de côte, de topographie et d'urbanisation
In a context of climate change, the variability of meteorological parameters remains very sensitive to our environment. This work is part of a global perspective of the analysis of annual, inter-annual and spatial variability of meteorological parameters in Guinea. It is based on the exploitation of long series of observations (57 years) measured by 12 meteorological stations spread over all regions of Guinea. The objective of this thesis is to investigate these original series in order to improve our understanding of climate variability and associated geophysical processes. The approach developed in this PhD is based on a climatological analysis, followed by decanal trend assessment by the use of very recent and adapted numerical methods. The study shows that temperature variability is dominated by annual and semi-annual seasonal cycles, while rainfall variability is characterized by a predominantly annual cycle. The results have shown a significant increase in temperature trends and a decrease in precipitations since late 1960s. It was also found that the spatial distributions of temperature and rainfall have negative and positive latitudinal gradients equatorward, respectively. However, rainfall records remain very high in the coastal region and in the south-eastern part of the country. In addition to the semi-annual and annual oscillations, the investigated forcings do contribute to temperature and rainfall variability on different spatial and temporal scales. Among these forcings, we examined and quantified, for all regions, the contributions of Atlantic Niño, the Niño 3.4 Index, the AMM Index, the TNA Index and the Solar Flux. As for the long-term trend analysis, our results show that temperatures have globally increased from +0.04 to +0.21°C/decade. The northern half and the southern region of Guinea recorded the highest warming, followed by the coastal region which is under coastal, topographical and urbanization effects

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Loussert, Perrine. "Caractérisation de la viticulture irriguée par télédétection en contexte de changement climatique : application aux vignobles de la province de Mendoza en Argentine". Thesis, Rennes 2, 2017. http://www.theses.fr/2017REN20052/document.

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En contexte de changement global, les questions d’adaptation et de pérennisation des systèmes de production sont un enjeu agricole majeur. En Argentine, le 5ème producteur mondial de vins, les conditions thermiques et hydriques sont déjà proches des limites de la culture de la vigne. En tant que culture pérenne, son adaptation à court et moyen termes doit être pensée, dès à présent. La pérennisation de cette culture passe par une adaptation des pratiques culturales. L’objectif de cette thèse visait à proposer des outils de détection et de gestion des pratiques culturales des vignobles à partir d’imagessatellitaires optiques et radar. Une analyse préalable des évolutions du climat et de sa variabilité intrarégionale a mis en évidence les principales menaces et opportunités au regard du changement climatique. A l’échelle locale, le travail sur un grand nombre de parcelles aux caractéristiques hétérogènes a approfondi les connaissances sur l’interaction signal cible en fonction des pratiques culturales. Des cartographies de l’orientation des rangées de vignes, des surfaces protégées par des filets anti-grêles et des modes d’irrigation ont été réalisées afin de dresser un état des lieux du système viticole actuel. Ensuite, l’évaluation du potentiel des données satellitaires pour le suivi de la croissance de la vigne et de ses besoins en eau ont apporté des résultats prometteurs pour le développement d’outils d’aide à la décision pour les viticulteurs
In the climate change context, the adaptation and sustainability of agricultural systems is a major challenge. In Argentina, the 5th worldwide wine producing country, the thermal and hydrical conditions are already extreme for grapevine production. This perennial crop sustainability depends on the adaptation of cultural practices. The objective of the thesis was to develop tools for helping in cultural pratices management using optical and SAR remote sensing images. First, an analysis of climate evolution and its inner regional variability hilighted the main threats and opportunities in the climate change context. At the local scale, working on a high number of heterogeneous vineyards improved the knowledge about signal and target interaction depending on cultural practices. Maps of row orientation, areas protected by anti-hail nets and irrigation systems were produced for an inventory of the actual viticultural system conditions. Then, the potential of remote sensing data for grapevine growth monitoring and irrigation requirements was evaluated and led to promising preliminary results for developping irrigation monitoring tools destinated to grapevine producers

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Blanchet, Didier. "Conséquences économiques des changements démographiques : modèles et analyses empiriques". Paris, Institut d'études politiques, 1989. http://www.theses.fr/1989IEPP0014.

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Les implications économiques des changements démographiques sont difficiles à apprécier. Cette thèse utilise à la fois la modélisation théorique et l'analyse économétrique pour évaluer certaines d'entre elles. La première partie examine l'impact de la croissance démographique sur la croissance économique à travers les principaux modèles de croissance économique, i. E. Le modèle malthusien, le modèle néo-classique et les modèles à progrès technique endogène. Les résultats théoriques sont confrontés aux données historiques ou à celles de PVD contemporains. La seconde partie introduit des effets de structure par âge. Elle examine si les effets du vieillissement peuvent compenser les bénéfices potentiels d'une croissance démographique réduite, avec quelques résultats théoriques sur la croissance démographique optimale. Le même cadre théorique est ensuite appliqué à examiner l'effet de l'évolution démographique sur les systèmes de retraite (par capitalisation ou par répartition). La dernière partie discute l'impact des changements démographiques sur des marches en déséquilibre. Le cas d'un marché unique est illustre par une analyse économétrique du marché du logement en france. Le cas de marchés interdépendants est illustre par la discussion du lien démographie-chômage, dans l'hypothèse où le marché du travail et celui des biens sont tous deux hors d'équilibre. Ceci permet de mettre en évidence des configurations de l'économie ou la croissance démographique peut avoir des effets positifs ou négatifs sur le chômage
Economic implications of demographic change are often difficult to assess. We use both theoretical modelling and econometric analysis to evaluate some of them. The first part examines the impact of aggregate population growth on economic growth in various economic growth models, e. G. The malthusian model, the neo-classical growth model and models with endogenous technical progress. Theoretical results are confronted with empirical evidence, historical for today's ldcs. The second part introduces age-structure effects. It discusses how far population aging can outweigh the potential benefits of reduced population growth, with some theoretical results concerning the optimal growth rate of a population. The same theoretical framework is then applied to discussing the impact of population change on pension systems (funded or pay-asyou-go). The last part discusses the impact of population change when markets are in disequilibrium. The case of a single market is illustrated with an econometric analysis of the French housing market. The case of interdependant markets is illustrated by discussing the links between population change and unemployment, under the assumption that both the labour market and the market for goods are out of equilibrium. This allows to derive economic configurations where population growth can have a positive or a negative impact on unemployment

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Jouini, Jamel. "Approche économétrique des modèles avec changements structurels : quelques contributions". Aix-Marseille 2, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX24012.

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Cette thèse porte sur l'étude empirique des ruptures structurelles pouvant affecter des séries économiques et financières. Nous nous sommes limités, dans un premier temps, à définir les modèles à changement de régimes et à rappeler les principaux résultats disponibles dans la littérature économétrique et statistique. Ensuite, nous avons présenté ce que nous pensons être la contribution originale de notre manuscrit à l'état de l'art. En effet, nous avons d'abord commencé par une discussion détaillée des ruptures structurelles en adoptant des approches paramétrique et non paramétrique. Alors que la première approche aborde le problème d'instabilité dans le domaine temporel en découvrant les dates de rupture existant dans les séries, l'approche non paramétrique basée sur la théorie du spectre évolutif de Priestley, relâchant l'hypothèse classique de stationnarité, possède la particularité de fournir simultanément les caractéristiques de l'instabilité dans les domaines temporel et fréquentiel en localisant les fréquences instables et les dates à partir desquelles ont eu lieu ces instabilités. Le fait que l'inférence basée sur la théorie de distribution asymptotique puisse ne pas être fiable à distance finie nous a motivé pour proposer des procédures alternatives, dans le cadre du bootstrap, permettant de surmonter efficacement ces problèmes. Le document s'est achevé sur une étude traitant un nouveau thème puisqu'il s'agit d'examiner simultanément les changements structurels et la mémoire longue. Le but est de modéliser les séries à l'aide d'un modèle pouvant rendre compte des deux concepts à la fois, et ce pour déterminer l'effet de l'un sur l'autre
This thesis explores the empirical evidence of the instability by uncovering structural breaks in economic and financial time series. In a first time, we were defined the structural change models and reviewed the most important results available in the econometric and statistical literature. Then, we were presented the main contributions of the thesis. Indeed, we were first proposed a detailed discussion of structural breaks in time series models based on parametric and nonparametric approaches. While the first approach broaches the instability problem in the time domain by uncovering structural breaks in time series, the nonparametric approach based on the Priestley evolutionary spectra, generalizing the usual definition of spectra for stationary processes, provides simultaneously the instability characteristics in the time and frequency domains by locating the unstable frequencies and the associated dates. We were proposed the use of bootstrap in connection of testing for structural breaks. The motivation for this lies in the fact that the asymptotic distribution theory of many of the break tests presented in the literature may not always be particularly useful in small-sample situations. The bootstrap turns out to be a very useful tool in that it allows surmounting efficiently these problems. The thesis was finally taken up a problem that has received plenty of attention in the recent time series literature: the relationship between structural breaks and long memory. The goal is to model the series with a process that takes into account the two concepts at the same time to investigate the effect of one on the other

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Gastineau, Guillaume. "Les changements de la circulation atmosphérique tropicale et conséquences lors du changement climatique". Paris 6, 2008. http://hal.upmc.fr/tel-01332290.

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Les variations de la circulation tropicale de grande échelle lors du changement climatique peuvent avoir d'importantes conséquences en terme d'impact sur les activités humaines. Dans un premier temps nous étudions la circulation atmosphérique tropicale méridienne, dans les différents modèles climatiques couplés. Lors du réchauffement climatique, nous trouvons que les circulations méridiennes de Hadley et les jets subtropicaux sont significativement déplacés vers les pôles, et que l'intensité de ces circulations diminue faiblement lors du changement climatique. Dans une seconde partie, des simulations utilisant le GCM LMDZ4 dans différentes configurations, montrent que l'intensité et le déplacement des cellules de Hadley sont reliés au changement uniforme de température de mer mais aussi au changement des gradients méridionaux de température. Enfin, on montre que les changements de circulation de Hadley peuvent alors avoir un impact significatif sur la rétroaction de la vapeur d'eau.

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Douville, Hervé. "La neige et sa paramétrisation dans les simulations climatiques". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30253.

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La neige est une composante essentielle du systeme climatique, impliquee dans le cycle saisonnier, la variabilite interannuelle et les fluctuations climatiques a long-terme. C'est pourquoi il est important de representer correctement la repartition spatio-temporelle de la couverture neigeuse dans les modeles climatiques, ainsi que les processus mis en jeu a l'interface neige-atmosphere. Une nouvelle parametrisation du manteau neigeux a ete developpee pour le modele arpege/climat, decrivant l'evolution des proprietes thermiques et radiatives de la neige et tenant compte de l'effet masque de la vegetation. Cette parametrisation a d'abord ete testee localement, dans une version off-line du schema de surface forcee par des observations meteorologiques. Les resultats indiquent une meilleure estimation de l'albedo, de la temperature de surface et du taux de fonte. La parametrisation a ensuite ete introduite dans le modele arpege et validee globalement dans une simulation pluriannuelle du climat present forcee par des sst climatologiques. On obtient une amelioration de la repartition spatiale et du cycle saisonnier de la neige dans l'hemisphere nord, ainsi que des repercussions favorables sur le cycle hydrologique et la circulation atmospherique. On constate en particulier une intensification de la mousson indienne, liee au retrait plus precoce de la couverture neigeuse sur l'asie. L'etude de cette relation a ete approfondie grace a des integrations de six mois, dans lesquelles une anomalie initiale de hauteur de neige est prescrite sur les surfaces enneigees du continent eurasiatique. La nouvelle version du schema de surface a egalement ete utilisee dans une experience de deforestation boreale, montrant le role climatique majeur de la neige et de la vegetation et confirmant l'influence des hautes latitudes sur la circulation atmospherique tropicale

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Rougier, Thibaud. "Repositionnement des poissons migrateurs amphihalins européens dans un contexte de changement climatique : une approche exploratoire par modélisation dynamique mécaniste". Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0055/document.

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Le changement climatique en cours modifie les conditions environnementales et les espèces doivent s'adapter à ces nouvelles conditions, en restant sur place ou en se déplaçant conduisant alors à de nouvelles distributions. Ce repositionnement revêt deux dimensions principales : (i) l'adaptabilité des espèces aux nouvelles conditions (changement de traits d'histoire de vie) liée à la résilience des populations et (ii) leur capacité à explorer de nouveaux habitats favorables. Cette étude avait pour objectif l’élaboration d’un modèle dynamique mécaniste intégrant ces deux dimensions de manière à pouvoir évaluer, comprendre et prédire les possibilités de repositionnement des poissons migrateurs amphihalins européens face au changement climatique.Pour accomplir leurs cycles de vie, les espèces migratrices amphihalines utilisent nécessairement des écosystèmes dulçaquicoles, estuariens et marins. Ces cycles de vie particuliers leur confèrent un plus grand potentiel de repositionnement que les espèces dulçaquicoles. Une base de données sur les traits de vie de ces espèces intégrant notamment ceux pouvant potentiellement être influencés par le changement climatique et ceux pouvant jouer un rôle dans le potentiel de dispersion des espèces a été construite pour l’ensemble des espèces amphihalines européens. Une méthode d’analyse multicritère hiérarchique a été proposée pour définir un indice basé sur les traits de vies visant à caractériser le potentiel de repositionnement des espèces migratrices amphihalines.Le modèle GR3D (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution) a ensuite été développé pour étudier de façon dynamique le repositionnement potentiel de ces espèces, à large échelle, dans un contexte scénarisé de changement climatique. Il s’agit d’un modèle de simulation stochastique, individus centré, intégrant les principaux processus de dynamique de population d’un poisson migrateur amphihalin (reproduction, mortalité, croissance, migration de montaison avec dispersion, migration de dévalaison).Un premier cas d’étude exploratoire simulant le repositionnement d’une population virtuelle de grande alose (Alosa alosa) de son bassin versant d’origine à un bassin versant voisin inhabité dans un contexte d’augmentation de la température a permis de réaliser une analyse de sensibilité globale du modèle GR3D à la fois aux paramètres incertains de dynamique de population et aux paramètres reliés à la structure de l’environnement. Il a été mis en évidence une sensibilité particulière du modèle aux paramètres liés à la durée de vie et à la mortalité en mer ainsi qu’à la distance entre les deux bassins versants de l’environnement pour déterminer le succès de colonisation.Enfin, l’utilisation du modèle GR3D sur un cas d’application réel a permis de commencer à évaluer l’évolution de la persistance de la grande alose à l’échelle de son aire de répartition (i.e. la façade atlantique) dans un contexte de changement climatique.Les simulations du modèle GR3D devraient ainsi trouver à terme des applications pour la gestion et la conservation des espèces migratrices amphihalines
The ongoing climate change is modifying the environmental conditions and species have to adapt to these new constraints, either on the same site or migrating in new suitable sites leading to a modification of distribution area. This repositioning has two main dimensions: (i) the species capacity to adapt to the new conditions (modification of life history traits) which is linked to the species resilience and (ii) the species capacity to explore new suitable habitats. The objective of this study was to build a mechanistic model incorporating these two dimensions in order to evaluate, understand and predict the repositioning possibilities of European diadromous fish facing climate change.In their life cycles, diadromous fish species have to use freshwater, estuarine and marine ecosystems. These specific life history strategies represent a great repositioning potential in comparison to freshwater fish species. A database of diadromous fish life history traits, incorporating those that could be influenced by climate change and those that could have an importance in the species repositioning potential, has been built. An Analytic Hierarchy Process has been suggested to develop a composite score based on life traits aiming at assessing the diadromous species repositioning potential.Then, the GR3D model (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution) has been developed in order to study with a dynamic approach the repositioning potential of diadromous fish, at a large scale, in a context of climate change. This model is a simulation, stochastic and individual-based model incorporating the main population dynamics processes of a diadromous fish (reproduction, mortality, growth, upstream migration with dispersal and downstream migration).A first exploratory application case simulating the repositioning of a virtual allis shad (Alosa alosa) population between two river catchments under a scenario of temperature increase has been carried out and the associated global sensitivity analysis has been performed in order to determine the influence of uncertain population dynamics parameters and of parameters defining the landscape stucture. The results showed that dispersal distance and parameters related to sea lifespan and to survival at sea were crucial to determine the success of colonization.Finally, the use of GR3D in a real application case allowed improving the understanding of allis shad persistence at the scale of its distribution area (i.e. the Atlantic coast) in a context of climate change.Over time, simulation results of GR3D should be relevant and useful in management and conservation of diadromous fish species

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Ben, Daoued Amine. "Modélisation de la conjonction pluie-niveau marin et prise en compte des incertitudes et de l’impact du changement climatique : application au site du Havre". Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2528.

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Resumo:

La modélisation des combinaisons de phénomènes d’inondation est une problématique d’actualité pour la communauté scientifique qui s’intéresse en priorité aux sites urbains et nucléaires. En effet, il est fort probable que l’approche déterministe explorant un certain nombre de scénarios possède certaines limites car ces scénarios déterministes assurent un conservatisme souvent excessif. Les approches probabilistes apportent une précision supplémentaire en s’appuyant sur les statistiques et les probabilités pour compléter les approches déterministes. Ces approches probabilistes visent à identifier et à combiner plusieurs scénarios d’aléa possibles pour couvrir plusieurs sources possibles du risque. L’approche probabiliste d’évaluation de l’aléa inondation (Probabilistic Flood Hazard Assessment ou PFHA) proposée dans cette thèse permet de caractériser une (des) quantité(s) d’intérêt (niveau d’eau, volume, durée d’immersion, etc.) à différents points d’un site en se basant sur les distributions des différents phénomènes de l’aléa inondation ainsi que les caractéristiques du site. Les principales étapes du PFHA sont : i) identification des phénomènes possibles (pluies, niveau marin, vagues, etc.), ii) identification et probabilisation des paramètres associés aux phénomènes d’inondation sélectionnés, iii) propagation de ces phénomènes depuis les sources jusqu’aux point d’intérêt sur le site, iv) construction de courbes d’aléa en agrégeant les contributions des phénomènes d’inondation. Les incertitudes sont un point important de la thèse dans la mesure où elles seront prises en compte dans toutes les étapes de l’approche probabiliste. Les travaux de cette thèse reposent sur l’étude de la conjonction de la pluie et du niveau marin et apportent une nouvelle méthode de prise en compte du déphasage temporel entre les phénomènes (coïncidence). Un modèle d’agrégation a été développé afin de combiner les contributions des différents phénomènes d’inondation. La question des incertitudes a été étudiée et une méthode reposant sur la théorie des fonctions de croyance a été utilisée car elle présente des avantages divers par rapport aux autres concepts (modélisation fidèle dans les cas d’ignorance totale et de manque d’informations, possibilité de combiner des informations d’origines et de natures différentes, etc.). La méthodologie proposée est appliquée au site du Havre, en France
The modeling of the combinations of flood hazard phenomena is a current issue for the scientific community which is primarily interested in urban and nuclear sites. Indeed, it is very likely that the deterministic approach exploring several scenarios has certain limits because these deterministic scenarios ensure an often excessive conservatism. Probabilistic approaches provide additional precision by relying on statistics and probabilities to complement deterministic approaches. These probabilistic approaches aim to identify and combine many possible hazard scenarios to cover many possible sources of risk. The Probabilistic Flood Hazard Assessment (PFHA) proposed in this thesis allows to characterize a quantity(ies) of interest (water level, volume, duration of immersion, ect.) at different points of interest of a site based on the distributions of the different phenomena of the flood hazard as well as the characteristics of the site. The main steps of the PFHA are: i) screening of the possible phenomena (rainfall, sea level, waves, ect.), ii) identification and probabilization of the parameters representative of the selected flood phenomena, iii) propagation of these phenomena from their sources to the point of interest on the site, iv) construction of hazard curves by aggregating the contributions of the flood phenomena. Uncertainties are an important topic of the thesis insofar as they will be taken into account in all the steps of the probabilistic approach. The work of this thesis is based on the study of the conjunction of rain and sea level and provide a new method for taking into account the temporal phase shift between the phenomena (coincidence). An aggregation model has been developed to combine the contributions of different flood phenomena. The question of uncertainties has been studied and a method based on the theory of belief functions has been used because it has various advantages (faithful modeling in cases of total ignorance and lack of information, possibility to combine information of different origins and natures, ect.). The proposed methodology is applied on the site of Le Havre in France

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Teses / dissertações sobre o tema "Changements climatiques – Modèles mathématiques"

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