Дисертації з теми "Lois climatiques"

Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés au problème d'interaction d'échelles selon deux angles distincts : d'une part une approche globale et grande échelle du système climatique qui nous a permis d'étudier la modulation basse fréquence d'ENSO, d'autre part une démarche plus locale au cours de laquelle nous avons étudié plus particulièrement la dynamique du Pacifique tropical est et du système de courants de Humboldt au large du Pérou. La première partie a été motivée par une approche relativement récente dans la communauté des climatologues. Il s'agit de la question cruciale de la variabilité basse fréquence d'ENSO, et de la possibilité que celle-ci puisse émerger " simplement " du système climatique tropical, sans action extérieure qu'elle soit stochastique ou en lien avec la variabilité des plus hautes latitudesDans ce contexte particulier, il est alors question de mécanismes nonlinéaires pour expliquer comment la stabilité d'ENSO peut être influencée par la variabilité climatique. Ceci a servi d'hypothèse de travail pour l'ensemble de cette thèse. Nous avons ainsi abordé la possibilité qu'ENSO pouvait être rectifié sur des échelles de temps longues (interdécennales) par la modulation de la nonlinéarité elle-même. Pour cela, nous avons utilisé des méthodes mathématiques originales qui nous ont permis d'une part de détecter des changements brusques (statistiquement significatifs) de l'état moyen du Pacifique tropical et d'autre part d'accéder à un proxy de la nonlinéarité intégrée dans le système tropical. En combinant ces deux démarches, nous avons pu mettre en évidence une boucle de rétroaction auto entretenue sur des échelles de temps longues qui serait pilotée par des mécanismes nonlinéaires qui auraient la capacité de faire interférer diverses échelles temporelles et ainsi de transférer l'énergie des basses fréquences (état moyen du pacifique tropical) vers les hautes fréquences (oscillation australe) et vice-versa. Dans la seconde partie de cette thèse nous nous sommes focalisés sur la modélisation climatique du Pacifique tropical oriental. En effet, cette région, pourtant au cœur des préoccupations de la communauté scientifique en raison de son écosystème parmi les plus productifs de la planète, reste mal connue du point de vue des processus océanographiques et climatiques. En particulier, les modèles climatiques globaux présentent des biais importants dans cette région en terme d'état climatologique moyen. Nous avons testé, dans une approche de modélisation haute résolution, différentes sources possibles de ces biais : les caractéristiques bathymétriques des îles Galápagos (mal représentées dans les modèles globaux) capables de par leur position équatoriale de modifier la circulation régionale moyenne et donc le bilan thermodynamique; ou alors les processus associés aux mélanges turbulents (et par extension les processus nonlinéaires) à l'aide d'un modèle régional. Pour ce faire, nous avons procédé à des expériences de sensibilité qui nous ont permis d'une part de relativiser le rôle de l'archipel des Galápagos comme source de biais et d'autre part de mettre en exergue le rôle de la variabilité intra-saisonnière dans la rectification de l'état moyen du Pacifique tropical est.

Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés au problème d'interaction d'échelles selon deux angles distincts : d'une part une approche globale et grande échelle du système climatique qui nous a permis d'étudier la modulation basse fréquence d'ENSO, d'autre part une démarche plus locale au cours de laquelle nous avons étudié plus particulièrement la dynamique du Pacifique tropical est et du système de courants de Humboldt au large du Pérou. La première partie a été motivée par une approche relativement récente dans la communauté des climatologues. Il s'agit de la question cruciale de la variabilité basse fréquence d'ENSO, et de la possibilité que celle-ci puisse émerger " simplement " du système climatique tropical, sans action extérieure qu'elle soit stochastique ou en lien avec la variabilité des plus hautes latitudes??Dans ce contexte particulier, il est alors question de mécanismes nonlinéaires pour expliquer comment la stabilité d'ENSO peut être influencée par la variabilité climatique. Ceci a servi d'hypothèse de travail pour l'ensemble de cette thèse. Nous avons ainsi abordé la possibilité qu'ENSO pouvait être rectifié sur des échelles de temps longues (interdécennales) par la modulation de la nonlinéarité elle-même. Pour cela, nous avons utilisé des méthodes mathématiques originales qui nous ont permis d'une part de détecter des changements brusques (statistiquement significatifs) de l'état moyen du Pacifique tropical et d'autre part d'accéder à un proxy de la nonlinéarité intégrée dans le système tropical. En combinant ces deux démarches, nous avons pu mettre en évidence une boucle de rétroaction auto entretenue sur des échelles de temps longues qui serait pilotée par des mécanismes nonlinéaires qui auraient la capacité de faire interférer diverses échelles temporelles et ainsi de transférer l'énergie des basses fréquences (état moyen du pacifique tropical) vers les hautes fréquences (oscillation australe) et vice-versa. Dans la seconde partie de cette thèse nous nous sommes focalisés sur la modélisation climatique du Pacifique tropical oriental. En effet, cette région, pourtant au cœur des préoccupations de la communauté scientifique en raison de son écosystème parmi les plus productifs de la planète, reste mal connue du point de vue des processus océanographiques et climatiques. En particulier, les modèles climatiques globaux présentent des biais importants dans cette région en terme d'état climatologique moyen. Nous avons testé, dans une approche de modélisation haute résolution, différentes sources possibles de ces biais : les caractéristiques bathymétriques des îles Galápagos (mal représentées dans les modèles globaux) capables de par leur position équatoriale de modifier la circulation régionale moyenne et donc le bilan thermodynamique; ou alors les processus associés aux mélanges turbulents (et par extension les processus nonlinéaires) à l'aide d'un modèle régional. Pour ce faire, nous avons procédé à des expériences de sensibilité qui nous ont permis d'une part de relativiser le rôle de l'archipel des Galápagos comme source de biais et d'autre part de mettre en exergue le rôle de la variabilité intra-saisonnière dans la rectification de l'état moyen du Pacifique tropical est
ENSO is the dominant mode of climate variability in the Pacific, having widespread socio-economical impacts. ENSO characteristics have been observed to exhibit substantial irregular variability from decadal to millennial timescales. The origin of such richness in ENSO variability timescales is likely due to the combined effects of timescales interaction processes within the tropical Pacific (through self-sustained nonlinear dynamics) and to external forcing (e. G. Volcanic activity, changes in greenhouse gases. . . ). In this thesis, we propose a new statistical framework that allows documenting high statistical moments in observed and simulated timeseries and that provides a robust estimation of nonlinearity in the tropical coupled system. As a first step, from the analysis of long-term CGCM simulations and extended reconstructed SST data sets, it is demonstrated that an interaction between interdecadal mean state changes in the tropical Pacific and extreme El Niño events probability occurs. This supports the hypothesis of ENSO variability being rectified at a wide range of frequencies by the slowly varying mean state through nonlinear processes phase-locked to the seasonal cycle alternatively in the Western and Eastern tropical Pacific. We then question to which extent the increase in greenhouse gases can alter the ENSO properties with a focus on its nonlinear character. Taking advantage of the IPCC database and different projections scenarios, nonlinearities are diagnosed in a model ensemble; and a relevant metric of the change in nonlinearity due to climate change is defined. This new metric allows highlighting a zonal see-saw in nonlinearity patterns associated with the change in El Niño characteristics observed in recent years. The traditional 20th century El Niño fingerprint, localized in the Cold Tongue, is robustly displaced westward in a warmer climate leading to El Niño Modoki-type patterns. We relate this switch in El Niño types to a change in nonlinearity pattern from present-day climate to a warmer climate. Secondly, we focused on the eastern tropical Pacific and the Humboldt Current System modelling and especially on the ability of Galapagos Islands and intra-seasonal activity in rectifying their mean state. Unlike recent studies, we put into perspective the role of this archipelago in altering this regional mean state. On the other hand, the intra seasonal Kelvin waves activity has the potential to revitalize the local mean circulation, the vertical stratification and therefore the Eastern Pacific dynamics, which in turn may have the potential to affect ENSO through upscaling effects

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.

Le risque de transition, inhérent au passage vers une économie sobre en carbone, présente des défis et opportunités significatifs pour les marchés financiers. Cette thèse vise à quantifier et à analyser l’influence de ce risque sur les rentabilités boursières, en tenant compte des évolutions réglementaires, technologiques et des préférences des consommateurs et investisseurs. Prenant part dans un premier temps au débat sur la mesure la plus adéquate pour approximer la contribution des entreprises au risque de transition, nous proposons dans le chapitre 1 d’utiliser les émissions de carbone vérifiées pour évaluer l’impact du risque de transition sur les entreprises participant à l’EU ETS. Nos résultats montrent que le système d’échange de quotas modifie le profil risque-rendement des actions, ce qui peut fournir une incitation financière à prendre en compte les émissions dans les décisions d’investissement. Ensuite, conscient du rôle pivot des banques centrales dans la transition vers une économie sobre en carbone, le chapitre 2 propose une évaluation de l’empreinte environnementale de la politique monétaire des États-Unis vis-à-vis du risque de transition. La principale conclusion de non-neutralité de la politique monétaire américaine, favorisant les entreprises polluantes, mène au troisième chapitre. Celui-ci, portant sur les États-Unis également, explore la manière dont le risque de transition est pris en compte dans la valorisation du marché et comment la réglementation climatique peut influer sur cette intégration. Nos résultats suggèrent que l’impact à long terme des lois américaines sur la relation entre émissions de carbone et rendements boursiers nécessite un renforcement pour assurer sa pérennité. Actuellement, les mesures législatives ont un effet plus marqué à moyen terme, mais leur durabilité reste incertaine. En conclusion, ces chapitres ont pour but de permettre une meilleure intégration du risque de transition dans l’évaluation des actions par les investisseurs qui habiliterait les autorités réglementaires et les acteurs du marché financier à élaborer des politiques plus adéquates et à instaurer des dispositifs préventifs face à ce risque
Transition risk, inherent in the shift to a low-carbon economy, presents significant challenges and opportunities for financial markets. This thesis aims to quantify and analyze the influence of this risk on stock returns, taking into account regulatory, technological, and consumer and investor preference developments. Taking part initially in the debate on the most appropriate measure to approximate a company’s contribution to transition risk, in Chapter 1, we propose the use of verified carbon emissions to assess the impact of transition risk on companies participating in the EU ETS. Our results show that the emissions trading system alters the risk-return profile of stocks, which can provide a financial incentive to consider emissions in investment decisions. Next, recognizing the pivotal role of central banks in the transition to a low-carbon economy, Chapter 2 provides an evaluation of the environmental footprint of U.S. monetary policy concerning transition risk. The main conclusion of non-neutrality in U.S. monetary policy, favoring polluting companies, leads to the third chapter. This chapter, also focused on the United States, explores how transition risk is taken into account in market valuation and how climate regulation can influence this integration. Our results suggest that the long-term impact of U.S. laws on the relationship between carbon emissions and stock returns needs strengthening to ensure its sustainability. Currently, legislative measures have a more pronounced effect in the medium term, but their sustainability remains uncertain. In conclusion, these chapters aim to enable a better integration of transition risk into stock evaluation by investors, which would empower regulatory authorities and financial market participants to develop more suitable policies and preventive measures against this risk

Ce memoire est dedie a l'analyse de signaux solaires et climatiques par des methodes avancees de traitement du signal. Dans un premier temps, nous situons et presentons les series analysees avec d'un cote, les taches solaires journalieres, et de l'autre les releves (temperatures extremes journalieres et trihoraires, pressions atmospheriques trihoraires) de trois stations climatiques francaises. Le deuxieme chapitre s'appuie sur les outils, densite de probabilite, moyenne synchrone, analyse spectrale et temps-frequence. En comparant l'information portee par les releves de temperatures extremes journaliers et trihoraires, nous constatons qu'extraire un parametre, comme l'amplitude du cycle annuel, de l'une ou de l'autre des deux series n'est pas equivalent. Nous degageons les raisons de ces differences, et soulignons l'interet d'une methode de relecture des releves extremes journaliers anciens a l'aide des releves trihoraires recents. Nous observons egalement que tous les cycles journaliers, annuels ou solaires sont tres variables dans le temps, i. E. Modules. Par contre, des representations temps-frequence, il ressort que de nombreuses evolutions climatiques sont communes aux trois stations. Ces memes representations nous eclairent sur la notion de longueur du cycle solaire. Au cours du dernier chapitre, et avec l'outil temps-echelle, nous analysons les bruits hautes-frequences de nos releves, en recherchant des comportements en lois de puissance et/ou d'auto-similarite (etendue). Nous proposons de recourir au signal analytique, d'une part pour remedier a une situation de non-invariance par translation de l'estimateur spectral temps-echelle discret, et d'autre part pour ameliorer l'estimation de la pente d'un processus cn 1/f. Enfin, l'aspect auto-similaire des differentes donnees conjugue avec la non-gaussiannite de leurs details d'ondelettes nous amene a proposer pour les donnees un modele de type bruit gaussien fractionnaire module.

Le déphasage entre augmentation de température et augmentation de gaz à effet de serre (GES) dans l'atmosphère lors des grandes transitions climatiques passées est estimé grâce aux mesures effectuées dans les carottes de glace polaires dans la phase glace pour la température et dans la phase gaz (bulles d’air piégées) pour la concentration en GES. Ce déphasage est encore mal contraint et, pour résoudre ce problème, il est nécessaire de mieux comprendre le processus mécanique de transformation de neige en glace près de la surface de la calotte (centaine de mètres supérieurs, le névé). En l'absence de fusion, la transformation de la neige (matériau à porosité ouverte en contact avec l'atmosphère) en glace (matériau contenant des bulles d'air isolées) s'effectue progressivement sous l'action des gradients de température près de la surface, puis sous l'action du poids des couches de neige situées au-dessus. Selon les conditions de température et précipitation, ce processus peut prendre quelques décennies à plusieurs millénaires et s'étend sur une centaine de mètres de profondeur. Il contrôle la différence d'âge entre la glace et les gaz qu'elle renferme. La prédiction de la profondeur de piégeage des gaz représente un enjeu majeur pour la paléoclimatologie en particulier sur la séquence des changements relatifs de température et de concentration en gaz à effet de serre.Un modèle thermo-mécanique de densification de la neige a été conçu et développé au LGGE en intégrant la formulation des processus mécaniques, des propriétés thermiques, et des critères de piégeage des gaz. Les performances de ce modèle peuvent être testées et améliorées grâce à des études de structure de névés actuels (densité, rapport porosité ouverte/fermée, …). Pour les périodes plus anciennes, des mesures d’isotopes des gaz inertes d15N et d40Ar) dans l’air piégé dans les carottes de glace polaire permettent d’obtenir des informations directes sur les variations passées de la structure du névé (e.g. épaisseur de la zone diffusive). Les larges divergences observées en Antarctique entre les sorties de modèle de densification et les mesures isotopiques de gaz piégé dans la glace génèrent une grande incertitude sur les reconstructions climatiques passées et comprendre ce désaccord est un défi majeur de la paleoclimatologie actuelle.Dans le cadre de cette thèse, nous avons pris en compte les influences de la dépendance à la température des énergies d'activation et des impuretés (poussières) sur la vitesse de densification. Cela a permis de concilier les données et le modèle. Les résultats du modèle modifié sont globalement cohérents avec les profils de densité mesurés pour des névés actuels et les données d'isotopes de gaz inertes pour les déglaciations (aussi appelées terminaisons). Nous avons également présenté de nouvelles mesures à haute résolution de d15N et d40Ar pour les terminaisons 2 (129-138ka) et 3 (243-251ka) des carottes antarctiques de Dôme C et Vostok. Nous avons montré que les différentes évolutions de d15N entre les différents sites et différentes déglaciations s’expliquaient largement par les différences de taux d’accumulation qui contrôlent la profondeur de transition neige-glace. Nous avons aussi montré que l’utilisation des isotopes de l’air était un complément important à l’utilisation des isotopes de l’eau pour contraindre la dynamique climatique locale en Antarctique de l’Est lors des déglaciations
The phasing between increases in temperature and greenhouse gas concentrations during large climatic variations in the past is classically estimated using analyses in polar ice cores, in the ice phase for the temperature and in the gas phase (trapped air bubbles) for the concentration of greenhouse gases. This phasing is still insufficiently constrained and solving this problem requires a better understanding of the mechanical process of snow to ice metamorphism near to the top of the ice sheet (i.e. the firn, about 100 m deep). In the absence of melting, the transformation of snow (a material with open porosity in contact with the atmosphere) into ice (a material containing isolated bubbles) occurs progressively as a response to temperature gradients near the surface, and the weight of overlying snow in deeper layers. Depending on temperature and precipitation conditions, this process occurs in a few decades to several millennia and a ~100 meters depth range. It controls the age difference between the ice and the entrapped gases. Predicting the gas trapping depth is a major issue in paleoclimatology, especially in order to understand the phasing between temperature changes and changes in greenhouse gas concentrations.A thermo-mechanical model of snow densification has been developed at LGGE, it includes the main mechanical processes, the thermal properties of ice, and gas trapping criteria. The model performances can be tested and improved using experimental studies of modern firns (density, open/closed porosity ratio, etc). For firnification under ancient climates, measurements of isotopes of inert gases (d15N et d40Ar) in the air trapped in ice cores provide direct informations about past variations of firn structure (e.g. diffusive zone thickness). Large differences between firn densification model outputs and gas isotopic data are obtained in Antarctica, and imply a large uncertainty on past climatic reconstructions. Understanding this discrepancy is a major issue in paleoclimatology.As part of this thesis work, we took into account the effects of the temperature dependence of activation energies and impurities (dust) on the firn densification speed. It allowed to reconcile the model results with available data. The modified model results show an overall consistency with measured density profiles of present-day polar firns and isotopes of inert gases over deglaciations (also called terminations). We also analyze new high resolution measurements of d15N and d40Ar over Terminations 2 (129-138ka) and 3 (243-251ka) on the Dome C and Vostok ice cores. We have shown that the different evolutions of d15N between different sites and different deglaciations are largely explained by differences in accumulation rates that control the snow/ice transition depth. We also showed that the use of air isotopes was an important complement to the use of water isotopes to constrain local climatic dynamics in eastern Antarctica during deglaciations

Le déphasage entre augmentation de température et augmentation de gaz à effet de serre (GES) dans l'atmosphère lors des grandes transitions climatiques passées est estimé grâce aux mesures effectuées dans les carottes de glace polaires dans la phase glace pour la température et dans la phase gaz (bulles d’air piégées) pour la concentration en GES. Ce déphasage est encore mal contraint et, pour résoudre ce problème, il est nécessaire de mieux comprendre le processus mécanique de transformation de neige en glace près de la surface de la calotte (centaine de mètres supérieurs, le névé). En l'absence de fusion, la transformation de la neige (matériau à porosité ouverte en contact avec l'atmosphère) en glace (matériau contenant des bulles d'air isolées) s'effectue progressivement sous l'action des gradients de température près de la surface, puis sous l'action du poids des couches de neige situées au-dessus. Selon les conditions de température et précipitation, ce processus peut prendre quelques décennies à plusieurs millénaires et s'étend sur une centaine de mètres de profondeur. Il contrôle la différence d'âge entre la glace et les gaz qu'elle renferme. La prédiction de la profondeur de piégeage des gaz représente un enjeu majeur pour la paléoclimatologie en particulier sur la séquence des changements relatifs de température et de concentration en gaz à effet de serre.Un modèle thermo-mécanique de densification de la neige a été conçu et développé au LGGE en intégrant la formulation des processus mécaniques, des propriétés thermiques, et des critères de piégeage des gaz. Les performances de ce modèle peuvent être testées et améliorées grâce à des études de structure de névés actuels (densité, rapport porosité ouverte/fermée, …). Pour les périodes plus anciennes, des mesures d’isotopes des gaz inertes d15N et d40Ar) dans l’air piégé dans les carottes de glace polaire permettent d’obtenir des informations directes sur les variations passées de la structure du névé (e.g. épaisseur de la zone diffusive). Les larges divergences observées en Antarctique entre les sorties de modèle de densification et les mesures isotopiques de gaz piégé dans la glace génèrent une grande incertitude sur les reconstructions climatiques passées et comprendre ce désaccord est un défi majeur de la paleoclimatologie actuelle.Dans le cadre de cette thèse, nous avons pris en compte les influences de la dépendance à la température des énergies d'activation et des impuretés (poussières) sur la vitesse de densification. Cela a permis de concilier les données et le modèle. Les résultats du modèle modifié sont globalement cohérents avec les profils de densité mesurés pour des névés actuels et les données d'isotopes de gaz inertes pour les déglaciations (aussi appelées terminaisons). Nous avons également présenté de nouvelles mesures à haute résolution de d15N et d40Ar pour les terminaisons 2 (129-138ka) et 3 (243-251ka) des carottes antarctiques de Dôme C et Vostok. Nous avons montré que les différentes évolutions de d15N entre les différents sites et différentes déglaciations s’expliquaient largement par les différences de taux d’accumulation qui contrôlent la profondeur de transition neige-glace. Nous avons aussi montré que l’utilisation des isotopes de l’air était un complément important à l’utilisation des isotopes de l’eau pour contraindre la dynamique climatique locale en Antarctique de l’Est lors des déglaciations
The phasing between increases in temperature and greenhouse gas concentrations during large climatic variations in the past is classically estimated using analyses in polar ice cores, in the ice phase for the temperature and in the gas phase (trapped air bubbles) for the concentration of greenhouse gases. This phasing is still insufficiently constrained and solving this problem requires a better understanding of the mechanical process of snow to ice metamorphism near to the top of the ice sheet (i.e. the firn, about 100 m deep). In the absence of melting, the transformation of snow (a material with open porosity in contact with the atmosphere) into ice (a material containing isolated bubbles) occurs progressively as a response to temperature gradients near the surface, and the weight of overlying snow in deeper layers. Depending on temperature and precipitation conditions, this process occurs in a few decades to several millennia and a ~100 meters depth range. It controls the age difference between the ice and the entrapped gases. Predicting the gas trapping depth is a major issue in paleoclimatology, especially in order to understand the phasing between temperature changes and changes in greenhouse gas concentrations.A thermo-mechanical model of snow densification has been developed at LGGE, it includes the main mechanical processes, the thermal properties of ice, and gas trapping criteria. The model performances can be tested and improved using experimental studies of modern firns (density, open/closed porosity ratio, etc). For firnification under ancient climates, measurements of isotopes of inert gases (d15N et d40Ar) in the air trapped in ice cores provide direct informations about past variations of firn structure (e.g. diffusive zone thickness). Large differences between firn densification model outputs and gas isotopic data are obtained in Antarctica, and imply a large uncertainty on past climatic reconstructions. Understanding this discrepancy is a major issue in paleoclimatology.As part of this thesis work, we took into account the effects of the temperature dependence of activation energies and impurities (dust) on the firn densification speed. It allowed to reconcile the model results with available data. The modified model results show an overall consistency with measured density profiles of present-day polar firns and isotopes of inert gases over deglaciations (also called terminations). We also analyze new high resolution measurements of d15N and d40Ar over Terminations 2 (129-138ka) and 3 (243-251ka) on the Dome C and Vostok ice cores. We have shown that the different evolutions of d15N between different sites and different deglaciations are largely explained by differences in accumulation rates that control the snow/ice transition depth. We also showed that the use of air isotopes was an important complement to the use of water isotopes to constrain local climatic dynamics in eastern Antarctica during deglaciations

Le principal objectif de cette thèse est de caractériser la variabilité climatique des interglaciaires isotopiques qui ont eu lieu durant les derniers 450 000 ans, en particulier celle des stades isotopiques marins 11, 9 et 7. Pour cela, une étude multiproxy (pollen, assemblages de foraminifères planctoniques et delta^18O benthique et planctonique) a été réalisée à partir de carottes marines profondes prélevées sur la marge nord-ouest ibérique. Cette étude montre que tous les interglaciaires isotopiques présentent une dynamique climatique comparable associée à la cyclicité du forçage astronomique, sur laquelle se surimposent des oscillations suborbitales. Néanmoins, ils diffèrent par l’amplitude des phases climatiques qui les caractérisent et par les successions de végétation forestière pendant les périodes tempérées. Les milieux océanique et continental répondent simultanément aux changements climatiques mais en décalage avec le volume de glace. La corrélation directe continent-océan-glace a mis en évidence des interactions entre insolation, volume de glace et changements de végétation, associées aux entrées en glaciation
The main purpose of this work is to characterise the climatic variability of the last five isotopic interglacials which have occurred during the last 450, 000 years, in particular that of marine isotope stage 11, 9 and 7. For that, a multiproxy study (pollen, assemblages of planktic foraminifera, and planktic and benthic delta^18O) was performed from NW Iberian margin deep-sea cores. All isotopic interglacials show a similar climate dynamic related to astronomical forcing cyclicity, on which abrupt climatic oscillations are superimposed. However, they differ from each other by the amplitude of the climatic phases and the forest vegetation succession during warm periods. The marine and continental realms synchronously respond to climate changes. However, a time-lag is detected between temperature variations and ice volume changes. The direct land-sea-ice correlation highlights interactions between insolation, ice volume and vegetation during glacial inception

Prévoir et estimer le risque de canicule est un enjeu politique majeur. Évaluer la probabilité d'apparition des canicules et leurs sévérités serait possible en connaissant la température en temps continu. Cependant, les extrêmes journaliers (maxima et minima) sont parfois les seules données disponibles. Pour modéliser la dynamique des températures, il est courant d'utiliser un processus d'Ornstein-Uhlenbeck. Une estimation des paramètres de ce processus n'utilisant que les suprema journaliers observés est proposée. Cette nouvelle approche se base sur une minimisation des moindres carrés faisant intervenir la fonction de répartition du supremum. Les mesures de risque liées aux canicules sont ensuite obtenues numériquement. Pour exprimer explicitement ces mesures de risque, il peut être utile d'avoir la loi jointe du processus d'Ornstein-Uhlenbeck et de son supremum. L'étude se limite tout d'abord à la fonction de répartition / densité jointe du point final du processus et de son supremum. Cette probabilité admet une densité, solution de l'équation de Fokker-Planck, obtenue explicitement et utilisant les fonctions spéciales paraboliques cylindriques. La preuve de l'expression de la densité repose sur une décomposition sur une base hilbertienne de l'espace via une méthode spectrale. On étudie également le processus d'Ornstein-Uhlenbeck oscillant, dont le paramètre de drift est constant par morceaux selon le signe du processus. La transformée de Laplace du temps d'atteinte de ce processus est déterminée et la probabilité que le processus soit positif en un temps donné est calculée
Forecasting and assessing the risk of heat waves is a crucial public policy stake. Evaluate the probability of heat waves and their severity can be possible by knowing the temperature in continuous time. However, daily extremes (maxima and minima) might be the only available data. The Ornstein-Uhlenbeck process is commonly used to model temperature dynamic. An estimation of the process parameters using only daily observed suprema of temperatures is proposed here. This new approach is based on a least square minimization using the cumulative distribution function of the supremum. Risk measures related to heat waves are then obtained numerically. In order to calculate explicitly those risk measures, it can be useful to have the joint law of the Ornstein-Uhlenbeck process and its supremum. The study is _rst limited to the joint density / distribution of the endpoint and supremum of the Ornstein-Uhlenbeck process. This probability admits a density, solution of the Fokker-Planck equation and explicitly obtained as an expansion involving parabolic cylinder functions. The proof of the density expression relies on a decomposition on a Hilbert basis of the space via a spectral method. We also study the oscillating Ornstein-Uhlenbeck process, which drift parameter is piecewise constant depending on the sign of the process. The Laplace transform of this process hitting time is determined and we also calculate the probability for the process to be positive on a fixed time

La dernière période glaciaire a été ponctuée d’évènements climatiques abrupts connus sous le nom d’évènements d’Heinrich et évènements de Dansgaard-Oeschger. Cette variabilité millénaire a fait l’objet de nombreuses études, mais plusieurs incertitudes demeurent. Ce travail de doctorat vise à étendre et compléter les connaissances existantes sur cette variabilité climatique rapide en ciblant l’étude des variations hydrographiques telles qu’enregistrées au sein de deux archives sédimentaires prélevées au niveau des îles Féroé. Nos principaux résultats, basés sur une approche intégrée multiproxies, mettent en évidence un schéma atypique en Mer de Norvège, où les épisodes froids (stadiaires, évènements d’Heinrich inclus) sont marqués par des températures océaniques de surface relativement élevées (notamment en été) et un couvert de glace de mer réduit à quelques mois par an, et inversement pour les périodes chaudes (interstadiaires) qui enregistrent des conditions océaniques de surface froides et une expansion du couvert de glace de mer. Le caractère atypique des stadiaires paraît lié à une advection accrue d’eaux chaudes atlantiques dans les Mers Nordiques, couplée à un réchauffement de subsurface généralisé au bassin subpolaire Nord-Atlantique et ses mers bordières. Ces deux processus semblent jouer un rôle majeur dans la déstabilisation des ice-shelves et glaciers boréaux, et in fine dans leur effondrement final et les débâcles d’icebergs qui en résultent. Nos travaux nous permettent également de dégager les principaux mécanismes à l’origine des changements de circulation océanique en Atlantique Nord et des variations de température atmosphérique associées. Sur la base de l’ensemble de nos résultats et de ceux émanant de précédentes études, nous proposons ainsi un nouveau scénario de fonctionnement couplé océan-glace-atmosphère permettant d’expliquer les évènements climatiques abrupts de la dernière période glaciaire
The last glacial period was punctuated by abrupt climatic events known as Dansgaard-Oeschger and Heinrich events. Many studies have focused on this millennial climatic variability, but several uncertainties remain. The present work aims at improving our knowledge on this topic through the study of the hydrographical changes recorded in two marine archives retrieved off Faeroes. Our main results, based on a multiproxy approach, reveal a paradoxical scheme in the Norwegian Sea where cold episodes (stadials, including Heinrich events) are characterized by relatively warm sea-surface temperatures (especially during summer) and a reduced sea-ice cover, and warm periods (interstadials) are marked by a reverse pattern with cold sea surface conditions and extended sea ice cover. The atypical stadial features seem to be related to enhanced advection of warm Atlantic waters in the Nordic Seas, combined to a subpolar North-Atlantic and adjacent seas basin-wide subsurface warming. These two processes seem to play a key role in the destabilization of boreal ice-shelves and ice-sheets, and in fine to their final collapse and subsequent iceberg discharges. Our work also allows us to identify the main mechanisms responsible for Atlantic Meridional Overturning Circulation changes and associated atmospheric temperature variations. On the basis of our results and of those coming from previous studies, we thus propose a new hydrographical scenario which could explain the abrupt climate events of the last glacial period

Dans cette thèse, je reconstitue la dynamique de la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC) au cours des changements climatiques rapides de la dernière période glaciaire. Je trouve ainsi que le ralentissement de la cellule supérieure de l’AMOC commence 1420 ± 250 (1σ) années avant le déplacement vers le sud de l’ITCZ associé au « Heinrich Stadial » 2 et 690 ± 180 (1σ) années avant celui associé au « Heinrich Stadial » 4. Mes résultats confirment donc qu’un ralentissement de l’AMOC pourrait être à l’origine des migrations de l’ITCZ associées aux « Heinrich Stadials » et fournissent une première estimation précise du décalage temporel entre ces deux variables climatiques. Sur la base de ces résultats, je propose un mécanisme expliquant les différences entre les « Heinrich Stadials » et les « Dansgaard-Oeschger Stadials ».Je montre que deux cellules de circulation étaient probablement actives dans l’océan Atlantique pendant les périodes chaudes au Groenland (« interstadials ») : une cellule supérieure initiée par l’écoulement au-dessus de 2500 m d’une masse d’eau en provenance du nord et se dirigeant vers le sud, et une cellule inférieure initiée par l’écoulement au-dessous de 4000 m d’une masse d’eau en provenance du sud et se dirigeant vers le nord. Le taux de renouvellement de la masse d’eau profonde de la cellule supérieure était probablement plus faible que celle de la masse d’eau actuellement formée dans les hautes latitudes de l’océan Atlantique Nord. Au début des « Heinrich Stadials », la structure de l’AMOC a significativement changé et des eaux en provenance du sud ont probablement dominé l’océan Atlantique en-dessous de 1300 m de profondeur
In this thesis, I reconstruct the dynamic of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) during fast climate changes of the last glacial period. I find that the AMOC upper circulation cell started to slowdown 1420 ± 250 (1σ) and 690 ± 180 (1σ) years before the southward shifts of the Inter Tropical Convergence Zone associated with Heinrich Stadial 2 and Heinrich Stadial 4, respectively. I therefore confirm that an AMOC slowdown could be at the origin of the ITCZ shifts that occured during Heinrich Stadials and provide the first precise estimate of the phasing between these two climate variables. Based on these results I propose a mechanism explaining the difference between Heinrich and Dansgaard-Oeschger stadials.Using modeling results, I show that the Atlantic Ocean circulation during periods of higher Greenland temperatures (interstadials) was markedly different from that of the Holocene. Two overturning cells were likely active in the Atlantic Ocean: an upper overturning circulation cell initiated by northern-sourced deep water flowing southward above ~2500 m depth at the equator, and a lower overturning circulation cell initiated by southern sourced deep water flowing northward below ~4000 m depth at the equator. The overturning rate of the upper overturning cell was likely lower than that of present-day North Atlantic Deep Water. At the onset of Heinrich Stadials, the structure of the AMOC significantly changed, and southern-sourced deep-waters likely dominated the equatorial Atlantic Ocean below 1300 m depth

Dans cette thèse, je reconstitue la dynamique de la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC) au cours des changements climatiques rapides de la dernière période glaciaire. Je trouve ainsi que le ralentissement de la cellule supérieure de l’AMOC commence 1420 ± 250 (1σ) années avant le déplacement vers le sud de l’ITCZ associé au « Heinrich Stadial » 2 et 690 ± 180 (1σ) années avant celui associé au « Heinrich Stadial » 4. Mes résultats confirment donc qu’un ralentissement de l’AMOC pourrait être à l’origine des migrations de l’ITCZ associées aux « Heinrich Stadials » et fournissent une première estimation précise du décalage temporel entre ces deux variables climatiques. Sur la base de ces résultats, je propose un mécanisme expliquant les différences entre les « Heinrich Stadials » et les « Dansgaard-Oeschger Stadials ».Je montre que deux cellules de circulation étaient probablement actives dans l’océan Atlantique pendant les périodes chaudes au Groenland (« interstadials ») : une cellule supérieure initiée par l’écoulement au-dessus de 2500 m d’une masse d’eau en provenance du nord et se dirigeant vers le sud, et une cellule inférieure initiée par l’écoulement au-dessous de 4000 m d’une masse d’eau en provenance du sud et se dirigeant vers le nord. Le taux de renouvellement de la masse d’eau profonde de la cellule supérieure était probablement plus faible que celle de la masse d’eau actuellement formée dans les hautes latitudes de l’océan Atlantique Nord. Au début des « Heinrich Stadials », la structure de l’AMOC a significativement changé et des eaux en provenance du sud ont probablement dominé l’océan Atlantique en-dessous de 1300 m de profondeur
In this thesis, I reconstruct the dynamic of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) during fast climate changes of the last glacial period. I find that the AMOC upper circulation cell started to slowdown 1420 ± 250 (1σ) and 690 ± 180 (1σ) years before the southward shifts of the Inter Tropical Convergence Zone associated with Heinrich Stadial 2 and Heinrich Stadial 4, respectively. I therefore confirm that an AMOC slowdown could be at the origin of the ITCZ shifts that occured during Heinrich Stadials and provide the first precise estimate of the phasing between these two climate variables. Based on these results I propose a mechanism explaining the difference between Heinrich and Dansgaard-Oeschger stadials.Using modeling results, I show that the Atlantic Ocean circulation during periods of higher Greenland temperatures (interstadials) was markedly different from that of the Holocene. Two overturning cells were likely active in the Atlantic Ocean: an upper overturning circulation cell initiated by northern-sourced deep water flowing southward above ~2500 m depth at the equator, and a lower overturning circulation cell initiated by southern sourced deep water flowing northward below ~4000 m depth at the equator. The overturning rate of the upper overturning cell was likely lower than that of present-day North Atlantic Deep Water. At the onset of Heinrich Stadials, the structure of the AMOC significantly changed, and southern-sourced deep-waters likely dominated the equatorial Atlantic Ocean below 1300 m depth

Les polar lows (PLs) sont d'intenses dépressions maritimes propres aux hautes latitudes. De faible extension spatiale et temporelle, ils n'en sont pas moins dangereux, s'accompagnant de vents violents et de fortes précipitations, provoquant une très faible visibilité et des vagues importantes. Le but de cette thèse est d'étudier l'impact de la variabilité atmosphérique sur leur formation, et notamment d'évaluer leur évolution dans le cadre du changement climatique. Dans un premier temps, l'environnement de grande échelle conduisant au développement de PLs est déterminé. Dans ce but, l'ensemble des observations homogènes de PLs disponibles et des réanalyses atmosphériques (ERA-I pour la période la plus récente, NCEP/NCAR sinon) sont utilisés. On montre que le géopotentiel à 500 hPa, l'écart de température entre la surface de l'océan et 500 hPa, le vent et la température en basses couches, ainsi que le tourbillon potentiel (PV) à 300 hPa présentent des anomalies significatives sur de grandes étendues, centrées sur les zones de formation des Pls. L'accent est mis sur les mers Nordiques pour lesquelles on dispose d'une climatologie de Pls large et homogène, bien que d'autres régions de l'hémisphère Nord soient aussi étudiées (mer du Labrador, golfe d'Alaska...). Les PLs se développent après une phase de mise en place progressive des conditions synoptiques favorable, leur déclenchement étant marqué par une intensification des anomalies de vent et de PV. Des différences existent entre les différentes régions de formation, notamment au niveau du flux de basse couche, indiquant une hétérogénéité dans l'influence relative des différents forçages. Une seconde partie est consacrée à étudier l'influence de la variabilité atmosphérique sur les PLs. Deux approches de cette variabilité sont alors considérées: les structures de téleconnection sur le Pacifique Nord et les régimes de temps sur l'Atlantique Nord et l'Europe. Les structures de téléconnection reposent sur l'idée que la variabilité atmosphérique peut être décrite par des variations dans l'intensité de structures particulières à grande échelle, persistantes et récurrentes. L'étude des liens entre ces structures et les variables clefs pour la formation de PLs permet de mettre en évidence pour chaque région du Pacifique Nord les influences respectives de chacune des structures sur les Pls. L'idée sous-tendant le concept de régimes de temps est que la variabilité atmosphérique pourrait être décrite comme une alternance entre différents états préférentiels quasi-stationnaires. Les quatre régimes déterminés sur l'Atlantique Nord et l'Europe ont une durée typique de 8-10 jours, similaire à l'existence d'un environnement typique associé au développement de PLs. Ils apparaissent particulièrement discriminants pour la formation de PLs: en mers de Norvège et de Barents, 75% des PLs observés se forment en Altantic Ridge ou dans la phase négative de l'Oscillation Nord Atlantique (NAO), alors qu'en mer du Labrador, une grande majorité des PLs observés se développent durant la phase positive de la NAO. La dernière partie est une étude exploratoire de l'évolution du comportement des PLs dans le cadre du changement climatique. Celui-ci est susceptible d'influer sur la répartition et les fréquences d'apparition des PLs en modifiant les conditions de grande échelle contrôlant leur genèse. L'étude porte d'abord sur le rôle de la glace de mer et de son évolution sur les PLs. Finalement, l'évolution de variables clefs dans le développement de PLs est étudié à partir de sorties de la simulation climatique ECHAM5/MPI-OM. Les résultats de cette étude suggèrent une diminution de l'activité des PLs, avec de fortes disparités régionales, ainsi que des changements dans la distribution saisonnière. Les résultats de cette thèse renforcent les connaissances sur les PLs et fournissent de nouveaux éléments pour améliorer leur prévision à court et plus long terme.

Dans un contexte de changement climatique, il est essentiel de prévoir comment les organismes peuvent être affectés dans leurs relations physiques avec l'environnement. Les amphibiens représentent le groupe des vertébrés le plus sensible aux changements environnementaux, en raison d'une perte en eau par évaporation transépidermique (PEET) permanente. Ma thèse vise à mettre en place des approches pour mesurer et modéliser avec précision les surfaces de la peau contribuant à la PEET; établir les lois de transfert d'eau amphibien-environnement; et fournir une meilleure compréhension des réponses physiologiques face au pathogène Batrachochytrium dendrobatidis. Ces expériences ont été réalisées sur des tritons palmés (Lissotriton helveticus) mâles adultes en phase terrestre. Nos résultats suggèrent que L. helveticus ne présente aucune adaptation physiologique pour limiter la PEET, les moyens étant limités à l'expression d'une posture en forme de "$". Une méthode de reconstruction 3D basée sur l'lmagerie par Résonance Magnétique a été utilisée pour générer des géométries 3D des tritons utilisables pour mesurer leur surface, et à des fins de simulation. Nous avons ainsi réalisé une analyse numérique en 3D des PEET, et avons proposé une relation pour estimer cette perte dans une large gamme de conditions climatiques. Enfin, nos résultats supportent l'hypothèse de dysfonctionnement épidermique, suggérant que B. dendrobatidis compromet la capacité des amphibiens à se réhydrater. Ma thèse devrait contribuer à développer de nouvelles approches en sciences des relations eau-amphibiens, et à améliorer nos connaissances sur les effets des changements environnementaux sur les organismes
Ln a context of climate change, it is critical to predict how organisms might be affected in their physical relations with environment. Amphibians are among the vertebrate groups the most affected by ecological changes, because of permanent transepidermal evaporative water loss (TEWL) through their skin. My thesis aims at setting up approaches to measure and model accurately the functional skin surface areas that contribute to TEWL, establishing laws of water transfer between an amphibian and its physical environment, and providing understanding on physiological responses to the skin pathogen Batrachochytrium dendrobatidis. We conducted experiments on adult males of the palmate newt (Lissotriton helveticus) during their terrestrial phase. Our results suggest that L. helveticus did not show any physiological adaptations to restrain TEWL. The ways to reduce TEWL result essentially in the expression of a stereotyped "$"-shaped water-conserving posture. We used a Magnetic Resonance lmaging-based 3D reconstruction method to generate 3D geometries of newt that is suitable for measuring skin surface areas, and for simulation purposes. We successfully performed 3D numerical analysis of TEWL, and proposed an original relationship to estimate TEWL rates in a large range of temperature and humidity. Finally, our results support the epidermal dysfunction hypothesis, which suggests that B. dendrobatidis compromises the ability of amphibians to rehydrate. My thesis would contribute to open new approaches to the science of amphibian water relations, and improve our knowledge of the effects of ecological changes on organisms

Les "Niayes", zones humides côtières du Sénégal constituent des écosystèmes fragiles, richesen biodiversité tout en étant traditionnellement des zones de maraîchage dans unenvironnement sahélien. La grande sécheresse des années 1970 qui a frappé l'ensemble despays du Sahel, s'est répercutée sur les Niayes par un afflux de populations rurales venant del'intérieur du pays pour y trouver des moyens de subsistance. Outre la sécheresse, cettemigration massive a considérablement augmenté la pression foncière et engendré à la fois uneurbanisation mal maîtrisée, notamment autour des grandes agglomérations, et une mise envaleur agricole; les deux portant atteinte à la valeur environnementale de ces écosystèmescôtiers. Depuis quelques années, on assiste à des hivernages particulièrement pluvieux. Ceretour pluviométrique intervenant dans des zones urbanisées de façon anarchique provoquedes inondations accompagnées de conditions sanitaires précaires pour les populations les plusdéfavorisées. A la variabilité pluviométrique, risque d'apparence naturel, s'joutent desfacteurs de risques anthropiques comme l'aménagement du territoire non maîtrisé, le nonrespectdu cadre réglementaire, diverses pollutions d'origine agricole et industrielle.Cette thèse, après avoir introduit la notion de zone humide et avoir présenté les Niayes de laGrande Côte en général et des trois zones d'étude focus (Pikine, banlieue de Dakar ; Mboro,région de Thiès; Saint-Louis), retrace leurs problèmes environnementaux et les différentespolitiques d'environnement. L'évolution de l'occupation du sol des Niayes est étudiée parrecours à l'imagerie satellitale pour la période 1986-2010 pour la confronter à la gestion deces écosystèmes sensibles et s'interroger sur la pertinence des politiques mises en place dansun esprit de développement durable.

Les «Niayes», zones humides côtières du Sénégal constituent des écosystèmes fragiles, richesen biodiversité tout en étant traditionnellement des zones de maraîchage dans unenvironnement sahélien. La grande sécheresse des années 1970 qui a frappé l’ensemble despays du Sahel, s’est répercutée sur les Niayes par un afflux de populations rurales venant del’intérieur du pays pour y trouver des moyens de subsistance. Outre la sécheresse, cettemigration massive a considérablement augmenté la pression foncière et engendré à la fois uneurbanisation mal maîtrisée, notamment autour des grandes agglomérations, et une mise envaleur agricole; les deux portant atteinte à la valeur environnementale de ces écosystèmescôtiers. Depuis quelques années, on assiste à des hivernages particulièrement pluvieux. Ceretour pluviométrique intervenant dans des zones urbanisées de façon anarchique provoquedes inondations accompagnées de conditions sanitaires précaires pour les populations les plusdéfavorisées. A la variabilité pluviométrique, risque d’apparence naturel, s’joutent desfacteurs de risques anthropiques comme l’aménagement du territoire non maîtrisé, le nonrespectdu cadre réglementaire, diverses pollutions d’origine agricole et industrielle.Cette thèse, après avoir introduit la notion de zone humide et avoir présenté les Niayes de laGrande Côte en général et des trois zones d’étude focus (Pikine, banlieue de Dakar ; Mboro,région de Thiès; Saint-Louis), retrace leurs problèmes environnementaux et les différentespolitiques d’environnement. L’évolution de l’occupation du sol des Niayes est étudiée parrecours à l’imagerie satellitale pour la période 1986-2010 pour la confronter à la gestion deces écosystèmes sensibles et s’interroger sur la pertinence des politiques mises en place dansun esprit de développement durable
The “Niayes”, coastal wetlands of Senegal, constitute fragile ecosystems that are rich inbiodiversity while traditionally being gardening areas in the “Sahelien” environment. The bigdrought of the 1970s that struck all the Sahel countries also affected the “Niayes” by an influxof rural populations coming from inside the country in search of livelihood. Besides theextreme drought, mass migration considerably increased the proprietary pressure and at thesame time generated an uncontrolled urbanization, especially around the big agglomerationsand agricultural development: both of them undermine the environmental value of thesecoastal ecosystems. In recent years, we have witnessed particularly rainy seasons. This returneof rainfall involved in urbanized areas causes flooding, accompanied by precarious sanitaryconditions for the most unprivileged populations. The rainfall variability, risk of naturalappearance, is added to anthropogenic risk factors such as the non-mastered regionalplanning, the failure of the regulatory framework, and the pollution from various agriculturaland industrial sources.This thesis, after having introduced the concept of wet zones and having presented the Niayesof the Great Coast in general, and of the three study areas (Pikine, outskirts of Dakar; Mboro,Thies region; and Saint-Louis) in particular, traces their environmental problems and variouspolitical differences. Land use of the Niayes is analysed by using remote sensing data for theperiod 1986-2010 to confront its evolution to the management of the sensible ecosystems andquestion the relevance of the implemented politics in the spirit of sustainable development

Nous nous sommes intéressés à évaluer l'influence du changement climatique sur les patrons nets de réponse des plantes aux agents pathogènes. Dans ce travail, nous avons étudié les effets de l’augmentation de la température (20°, 25° et 28°C) sur le phénotype précoces (symptômes de maladie) et sur la fitness en fin de cycle de différentes accessions et mutants de nodulation de la plante légumineuse modèle Medicago truncatula, inoculées par des souches d’agent pathogène racinaire Verticillium adaptées à des différentes températures. Le comportement des variétés de Luzerne cultivée (Medicago sativa) dans ces conditions a été également analysé. Le travail a été divisé en 3 parties. La première partie nous a permis d’identifier parmi 12 souches de Verticillium spp., une souche froide (VA1) et une souche tempérée (V31.2), avec une température optimale de 20°C et 25°C respectivement pour la croissance, la sporulation et l'agressivité sur M. truncatula. Par contre, notre collection des souches ne renfermant pas de souches adaptées à des températures plus élevées. Nous avons obtenu par mutagénèse UV de la souche V31.2 une troisième souche (AS38) chaude qui est agressive à 28°C. Dans la deuxième partie nous avons observé les symptômes de maladie pour sept accessions naturelles de M. truncatula, inoculées par ces trois souches d’agent pathogène, à trois températures 20°, 25° et 28°C et en présence de la souche Sinorhizobium meliloti RCR2011. De faibles symptômes ont été relevés pour deux accessions A17 et DZA315.16 inoculées par VA1 à 20°C. Nous avons observé une sensibilité maximale pour trois accessions (F83005.5, DZA315.16 et L321) inoculées par V31.2 à 25°C, et pour quatre accessions (F83005.5, DZA315.16, L321 et L198) inoculées par AS38 à 28°C. Les résultats des symptômes de maladie ont été confirmés par une quantification moléculaire de l’ADN fongique (qPCR) et par ré-isolement à partir des tissus aériens de la plante. L’effet de VA1 et V31.2 sur trois caractères de fitness (nombre et poids de gousse par plante, ainsi que biomasse aérienne) de M. truncatula a été étudié. L’effet de VA1 s’observe uniquement à 20°C sur l'accession A17. Par contre, V31.2 a montré un impact sur les trois caractères de fitness qui diminuent chez les accessions sensibles, ainsi que sur le nombre de gousse pour l’accession résistante L198. Dans la troisième partie nous avons analysé de la même façon pour quatre mutants de nodulation dans le fond génétique A17. Les mutants ont montré un niveau de résistance à la souche VA1 plus élevé qu’A17, quelle que soit la température étudiée. Vis à vis de la souche V31.2, à 20°C les mutants skl et hcl ont montré le même taux de symptômes qu’A17 tandis que les mutants nfp et sunn ont de taux de symptômes supérieur à celui d'A17. Ces mutants ont tous une sensibilité plus élevé à 25°C. Les résultats des symptômes de maladie ont été confirmés par le test de ré-isolement. Pour ces mutants nous montrons pour la première fois, que seul le mutant sunn (hypernodulant) à la même productivité qu’A17, quelle que soit la condition (contrôle ou inoculées) et la souche (VA1 ou V31.2) étudiée ; alors que le mutant skl (hypernodulant également) a une productivité plus faible. Les deux autres mutants déficients dans la nodulation nfp et hcl ont montré une productivité plus faible qu’A17 quelle que soit la souche et la température étudiée. Enfin une bonne similitude a été trouvée entre la réponse phénotypique précoce (symptômes de maladie) de M. truncatula et de M. sativa inoculées par Verticillium spp. Dans cette thèse, on n’est pas trouvé la corrélation positive entre la capacité de la nodulation et la protection contre la maladie, mais la symbiose augmente la fitness pour certaines de ces plantes. Les résultats suggèrent aussi que l'augmentation de la température pourrait contribuer à faire apparaître une souche adaptée à 28°C (AS38) qui est plus agressive et plus virulente que V31.2 sur M. truncatula
We were interested to evaluate the influence of climate change on net patterns of plants responses to pathogens. In this work, we studied the effects of temperature increase (20 °, 25 ° and 28 ° C) on early phenotype (symptoms of disease) and on fitness at the end of growth cycle on different accessions and nodulation mutants of the legume model plant Medicago truncatula, inoculated by the root pathogen Verticillium adapted to different temperatures. The behavior of cultivated varieties of alfalfa (Medicago sativa) in these conditions was also analyzed. The work is divided into 3 parts. In the first part, we identified among 12 strains of Verticillium spp., a cold strain (VA1) and a temperate strain (V31.2) with an optimum temperature of growth, sporulation and aggressiveness to M. truncatula of 20°C and 25°C respectively. Since our strain collection doesn’t contain strains adapted to higher temperatures, we have obtained by UV mutagenesis of strain V31.2 a third strain (AS38), considered as a ‘hot’ strain, which is aggressive at 28°C. In the second part, we observed the symptoms of disease on seven natural accessions of M. truncatula, inoculated by the three strains of the pathogen at three temperatures 20°C, 25°C and 28°C in the presence of Sinorhizobium meliloti RCR2011. Mild symptoms were observed for two accessions A17 and DZA315.16 inoculated with VA1 at 20°C. We observed a maximal sensitivity for three accessions (F83005.5, DZA315.16 and L321) inoculated with V31.2 at 25 ° C, and for four accessions (F83005.5, DZA315.16, L321 and L198) inoculated with AS38 at 28 ° C. The results of phenotypic disease symptoms were confirmed by molecular quantification of fungal DNA (qPCR), and re-isolation of the fungus from aerial plant tissues. The effect of strains VA1 and V31.2 on three fitness traits (number and weight of pods per plant and aerial biomass) was studied. The effect negative of VA1 was observed only at 20°C on the A17 accession. In contrast, V31.2 showed an impact on the three fitness traits, which decrease in susceptible accessions, as well as on pod number of the resistant accession L198. In the third part, a similar analysis was made for four nodulation mutants in A17 genetic background. Nodulation mutants showed a higher level of resistance to VA1 than A17, at different studied temperatures. Towards strain V31.2 at 20°C the mutants skl and hcl showed the same symptom scores as A17 whereas nfp and sunn mutants had more susceptible. Mutants showed a higher sensitivity at 25°C to V31.2 fungal strain. The results of phenotypic disease symptoms were confirmed by re-isolation experiments. For the nodulation mutants we showed, for the first time, that only the sunn mutant (hypernodulant) has the same productivity as A17, regardless of the condition (inoculated or control) and the studied strain (VA1 or V31.2); while the skl mutant (hypernodulant also) has a lower productivity. The other two mutants defective in nodulation (nfp and hcl) showed lower productivity than A17 regardless of the strain (VA1 or V31.2) and the temperature studied. Finally, a strong similarity was found between the early phenotypic response symptoms disease in M. truncatula and M. sativa inoculated by Verticillium spp. In this thesis, we didn’t find a positive correlation between the ability of nodulation and protection against the disease, however the symbiosis increases the fitness of some of these plants. The results also suggest that increasing temperatures could favour appearance a strain adapted to 28°C (AS38), which is more aggressive and more virulent than V31.2 on M. truncatula

Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu'elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l'occurrence et l'intensité de ces dernières risquent fort probablement de s'accroître. Par conséquent, le risque d'inondation pourrait vraisemblablement s'intensifier. Les impacts de l'évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d'inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infra-journalières et elles s'étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d'estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l'élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d'estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l'information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l'estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d'hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l'information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l'occurrence des champs de Markov gaussiens. L'application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d'estimation des quantiles en Amérique du Nord
Precipitation extremes plays a major role in flooding events and their occurrence as well as their intensity are expected to increase. It is therefore important to anticipate the impacts of such an increase to ensure the public safety and the infrastructure sustainability. Since climate models are the only tools for providing quantitative projections of precipitation, flood risk management for the future climate may be based on their simulations. Most of the time, the Extreme value theory is used to estimate the extreme precipitations from a climate simulation, such as the T-year return levels. The variance of the estimations are generally large notably because the sample size of the maxima series are short. Such variance could have a significant impact for flood risk management. It is therefore relevant to reduce the estimation variance of simulated return levels. For this purpose, the aim of this paper is to develop a non-stationary and regional statistical model especially suited for climate models that estimates precipitation extremes. At first, the non-stationarity is removed by a preprocessing approach. Thereafter, the spatial correlation is modeled by a Bayesian hierarchical model including an intrinsic Gaussian Markov random field. The model has been used to estimate the 100-year return levels over North America from a simulation by the Canadian Regional Climate Model. The results show a large estimation variance reduction when using the regional model

Des changements de croissance ont été documentés pour le XXe siècle dans de nombreuses régions en Europe. Cependant une évaluation exhaustive des changements de productivité, à une large échelle géographique, avec une analyse de leur hétérogénéité spatiale et de la diversité interspécifique de la réponse fait encore défaut. L'objectif de cette thèse est d'évaluer les changements récents de la productivité forestière aux échelles nationale, régionale et locale en France, et de rechercher leurs causes environnementales, à partir d'une approche de modélisation statistique de l'accroissement en surface terrière du peuplement (∆G) et d'indicateurs environnementaux. Nous avons utilisé les données de l'inventaire forestier national français pour 8 espèces dont la niche écologique et la distribution diffèrent (Fagus sylvatica, Quercus robur, Quercus petraea, Quercus pubescens, Picea abies, Abies alba, Pinus sylvestris and Pinus halepensis), observées en peuplements purs et réguliers. Nous présentons les facteurs ayant un effet sur la productivité des différentes espèces à l'échelle nationale, ainsi que des cartes de productivité suggérant que l'aire de distribution des espèces n'est pas toujours limitée par les conditions environnementales. Entre 1980 et 2005, nous observons des tendances positives, modales ou non significatives de la productivité pour toutes les espèces à l'exception des deux espèces méditerranéennes dont la productivité a diminué, soulignant ainsi la variabilité interspécifique de ces changements. Nous observons également de fortes variations spatiales des changements de productivité, autant dans leur intensité que dans leur signe, aux échelles régionale et intra-régionale. Ces résultats remettent en question la pertinence d'une évaluation moyenne à large échelle et soulignent le caractère contextuel des estimations. Nous mettons en évidence le rôle du réchauffement climatique récent dans les tendances observées. Ce travail fournit une évaluation plurispécifique et multi-échelle de la réaction de la productivité des espèces arborées à un environnement changeant. Nous avons souligné le caractère spécifique des changements de productivité et leur caractère contextuel, du fait de différences dans l'autécologie des espèces et de variations spatiales des facteurs limitants. Une étude approfondie de l'effet des facteurs environnementaux et de leurs interactions complexes est nécessaire pour la prédiction de la productivité future des espèces
Growth trends have been reported in many regions of Europe over the twentieth century. However, an integrated assessment of productivity changes, including focus on a wide geographical scale, analysis of spatial heterogeneity, and the inter-specific diversity of growth responses is still lacking. The aim of this Ph.D work was to assess recent changes in forest productivity on a national, regional and local scale in France, and to investigate their potential environmental causes, based on statistical modeling approaches of stand basal area increment (BAI), and environmental indicators. We used the French NFI data for 8 species of contrasted ecological niches and distributions (Fagus sylvatica, Quercus robur, Quercus petraea, Quercus pubescens, Picea abies, Abies alba, Pinus sylvestris and Pinus halepensis), taken in pure and even-aged stands. We identified the main factors influencing tree species productivity on a national scale, and produced productivity maps suggesting that species distribution ranges are not always limited by environmental conditions. Between 1980 and 2005, the productivity trends reported were positive, modal or non-significant for all species, except the two Mediterranean species for which productivity decreased, highlighting inter-specific differences in these changes. We observed strong variations of productivity changes, both in intensity and sign, on a regional and intra-regional scale. These results question the relevance of wide-scale average assessments and highlight their context-dependence. The role of recent climatic warming in featuring the BAI trends was highlighted. This work provides an enriched scale- and species-dependent assessment of tree species reaction to a changing environment. We emphasized the species- and context dependence of productivity changes, due to differences in species autecology and spatial variations in the limiting factors. Further focus on the effect of environmental factors and their complex interactions is needed for the prediction of species future productivity

Cette étude a pour objet de comparer les propriétés acoustiques, mécaniques et hygrothermiques de différents biocomposites destinée à l’isolation des bâtiments à base de granulats issus de co-produits végétaux et d’un liant à base d’argile. Nous avons d’abord analysé les matières premières afin d’obtenir d’une part la masse volumique et les propriétés thermiques et hydriques des granulats végétaux et les caractéristiques minéralogiques et gravimétriques de la terre crue sélectionnée d’autre part. L’évolution de la conductivité thermique des mélanges terre:granulats végétaux a été étudiée à différents taux d’humidité et différentes masses volumiques. D’un point de vue hydrique, les capacités de sorption/désorption de ces matériaux ont été mesurées en régime statique de même que la capacité de tampon hydrique simulant un régime dynamique. L’un des principaux intérêts de cette étude est de confirmer qu’une large gamme de co-produits végétaux produits à l’échelle locale pourrait être utilisée en tant que granulats pour l’élaboration de bétons végétaux
The purpose of this study was to compare hygrothermal acoustical and mechanical properties ot different materials based on vegetal aggregates and clay in order to characterize the performances of different biocomposites to provide building insulation solutions with a view to valorizing agricultural waste. We first analyzed the raw materials in order to get the density, thermal and hydric properties of the vegetal aggregates in one hand and the mineralogy and gravimetric data of the selected crude earth in the other hand. Thermal behavior of earth:vegetal aggregates mixes have been investigated at different humidity rates and different density ranges. Additionally, hydric properties have been measured to produce sorption and desorption curves and moisture buffer values (MBV) in one hand and capillarity of both aggregates and biocomposites on the other hand. One of the main interests of this study is to confirm that a wide range of locally produced vegetal byproducts could be used as - bioaggregates for concretes. Local biomaterials industries could therefore emerge depending on the locally available resources at country scale

Les Québécois sont de plus en plus conscients de l’environnement qui les entoure et de l’importance d’en assurer la qualité et la pérennité. Certains phénomènes, tels les changements climatiques, l’accumulation de polluants organiques persistants et l’amincissement de la couche d’ozone, que nous qualifierons de phénomènes environnementaux diffus, sont engendrés par de multiples émetteurs de polluants et ont des effets globaux qui ne peuvent être liés à un événement précis et dont les impacts sont difficiles à identifier et à quantifier pour le moment. En l’absence de preuve quant aux effets qu’auront ces phénomènes diffus sur les citoyens et les difficultés liées à la preuve scientifique du lien causal entre ce dommage et un émetteur de polluant donné, les recours classiques en responsabilité civile et pour troubles de voisinage, prévus aux articles 1457 et 976 C.c.Q., apparaissent inopérants. Nous nous interrogeons donc sur l’existence d’un droit à l’environnement qui conférerait aux citoyens le droit de vivre dans un environnement sain et leur permettrait ainsi de réclamer que cesse toute atteinte environnementale engendrée par ces phénomènes, même si elle n’a pas d’effet directement sur eux. Considérant l’importance de l’efficacité des recours qui pourraient permettre une mise en œuvre de ce droit, nous procéderons à l’analyse de trois sources potentielles d’un droit à l’environnement sous cet angle. À cet effet, nous étudierons les recours constitutionnels et quasi-constitutionnels liés à la Charte canadienne des droits et libertés, à la Charte des droits et libertés de la personne et au recours institutionnel prévu dans la Loi sur la qualité de l’environnement. Considérant l’absence de reconnaissance suffisante d’un droit à l’environnement et de recours efficaces pour en assurer la mise en œuvre, nous proposerons ensuite des pistes de solution afin que puisse être développé un mécanisme permettant une réponse judiciaire aux phénomènes environnementaux diffus.
The quality of the environment has become a growing concern in the recent years for Quebec citizens. Phenomena such as climate change, persistent organic pollutants and the depletion of the ozone layer are caused by several sources, the effects of which cannot be distinguished one from the other and/or linked to a specific event. Furthermore, these phenomena have yet to create damage to Quebec residents in order to create the necessary standing for the introduction of legal proceedings. Also, the scientific uncertainty related to the source of potential damage and to the proof of said damage makes it impossible to legally attack the emitters of the pollutant contributing to this type of environmental phenomena under 1457 C.C.Q. or 976 C.C.Q. We have identified the 3 potential sources of a right to a clean environment which could entitle Quebec citizens to go before the courts in environmental matters, even in the absence of specific damages to their person or property. We have analysed the Canadian Charter of Rights and Freedoms, the Charter of Human Rights and Freedoms and the Environmental Quality Act and looked at the potential right to a clean environment possibly contained therein and the legal actions that could be taken to ensure their respect. Considering the weakness of what our legal system had to propose, we have developed solutions that could be put forward in order to allow the war against climate change and other environmental phenomena of the same nature to become legally actionable.