Dissertations / Theses: 'Quantification du carbone forestier'

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Fortin, Claude. "Approche de quantification et de récompense des bénéfices climatiques associés à un projet de séquestration de carbone en milieu forestier : implications pour le marché du carbone québécois." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/35415.

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Abstract:

Cette étude s’inscrit dans la mouvance internationale qui vise à développer et à mettre en place des mécanismes de marché efficaces pour lutter contre les changements climatiques. Dans le contexte québécois, cela s’est principalement traduit par la mise en place d’un système de plafonnement et d’échange de droits d’émission de gaz à effet de serre et d’un volet des crédits compensatoires (CrC). Contrairement à un projet de réduction de GES, un projet de séquestration de carbone en milieu forestier est intrinsèquement non permanent. Cette caractéristique limite le potentiel réel des CrC délivrés à annuler ou compenser la totalité des effets négatifs résultant d’une émission de GES dans l’atmosphère. C’est principalement pour cette raison que le secteur forestier est actuellement exclu du volet des CrC québécois. Actuellement, peu importe le type de marché (volontaire ou réglementaire), l’approche de délivrance de CrC adoptée pour les projets de séquestration de carbone anticipe un bénéfice climatique, forçant ainsi les promoteurs de projet et les autorités d’un volet de CrC à mettre en place des mesures contraignantes et à long terme de suivi pour assurer l’intégrité environnementale. L’objectif du projet de recherche est de proposer une nouvelle approche de quantification et de délivrance de CrC pour les projets de séquestration de carbone. À l’instar de l’approche actuelle, l’approche proposée doit non seulement quantifier et récompenser une quantité de carbone séquestré, mais également et surtout, quantifier et récompenser la dimension temporelle implicite aux bénéfices de maintenir une quantité de carbone hors de l’atmosphère pendant une période de temps donnée. En utilisant le forçage radiatif comme indicateur d’un effet sur le système climatique, l’approche démontre qu’il est possible d’intégrer ces deux variables dans la détermination du nombre de CrC à délivrer à un promoteur de projet. Par conséquent, les contraintes associées au critère de la permanence deviennent caduques.
This study is part of the international movement to develop and implement effective market mechanisms to fight climate change. In Québec, this is mainly reflected in the establishment of a cap-and-trade system for greenhouse gas emission allowances and an offset credit component. Unlike a GHG reduction project, a forest carbon sequestration project is inherently non-permanent. This feature limits the real potential to cancel or offset all the negative effects resulting from a GHG emission into the atmosphere behind the used of an offset credit (OCr). It is mainly for this reason that the forestry sector is currently excluded from the Quebec OCr component. Currently, regardless of the type of market (voluntary, regulatory), the OCr issuance approach adopted for carbon sequestration projects anticipates a climate benefit, forcing project proponents and OCr to put in place binding and long-term follow-up measures to ensure the environmental integrity. The main objective of the research project is to propose a new approach for quantifying and delivering OCr for carbon sequestration projects. Like the current approach, the proposed approach must not only quantify and reward a quantity of carbon sequestered, but also and above all, quantify and reward the temporal dimension implicit in the creation of climate benefits associated with the maintenance of an amount of carbon out of the atmospheric atmosphere for a given period of time. Using radiative forcing as an indicator of an effect on the climate system, the approach demonstrates that it is possible to integrate these two variables into the determination of the number of OCrs to be delivered to a project promoter. As a result, the constraints associated with the permanence test become obsolete.

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Viard-Crétat, Aurore. "La déforestation évitée : socio-anthropologie d'un nouvel « or vert » : entre lutte contre le changement climatique et aide au développement, du laboratoire guyanais à l'expertise forestière au Cameroun." Paris, EHESS, 2015. http://www.theses.fr/2015EHES0148.

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Abstract:

Fondé sur l'idée de lutter contre la déforestation par des compensations financières via les marchés carbone, le dispositif Redd+ a généré une nébuleuse d'initiatives de préparation. Ma thèse croise une approche d'études sociales des sciences et l'anthropologie du développement pour interroger les dynamiques qui sous-tendent ce succès diplomatique. Premièrement, une généalogie de la question forestière comme problème global décrit les racines politiques et techniques du paysage institutionnel actuel et du cadrage opéré par le Redd +. Puis une étude multi-sites analyse les enjeux récents du Redd+ à la lumière des réseaux transnationaux d'expertise et des métrologies, dispositifs matériels, standards administratifs, technologies sociales et registres discursifs qui les accompagnent. Les pratiques de quantification du carbone forestier en Guyane sont examinées pour mettre à jour les enchevêtrements matériels, sociaux et politiques entre recherche scientifique et coopération internationale. Le processus complexe de préparation du Cameroun en vue d'un programme de la Banque mondiale montre ensuite le décalage entre la rhétorique d'innovation et les facteurs d'enrôlement d'acteurs et d'institutions aux priorités divergentes. Finalement, on analyse l'articulation entre d'une part, l'imbrication des pratiques de savoirs dans les enjeux politiques du développement, et d'autre part, leur rôle paradoxal de dépolitisation de ces enjeux. Plus qu'un outil innovant, le Redd+ apparaît comme une promesse dont le succès repose sur sa capacité à renouveler le système d'aide, tout en ancrant l'économie verte comme principal projet de réconciliation entre environnement et développement
Redd+ scheme is based on the idea to reduce deforestation through financial compensation originating from the carbon markets. It has entailed numerous readiness initiatives, renewing the international forest agenda. This thesis combines social studies of sciences and anthropology of development to address the dynamics that underpin this diplomatic success. A genealogical approach to the structuration of forest as a global problem describes the political and technical roots of the current institutional landscape and of the framing that the Redd+ scheme promotes. A multisite study then analyses present-day stakes in relation with transnational networks of expertise and metrologies, material devices, administrative standards, social technologies and discursive registers they rely on. Forest carbon quantifying practices in French Guiana are investigated to highlight the complex material, social and political links existing between the scientific research and international cooperation issues. Cameroon's intricate process to access World Bank funding emphasizes the discrepancy between the rhetoric of innovation promoting Redd+ and the constraints and incentives that make diverse actors engage with this scheme. Eventually, we show how knowledge practices are embedded in political issues pertaining to development, while also depoliticising those issues. More than an innovative tool to fight deforestation and climate change, Redd+ can be seen as a promise, the success of which relies on its capacity to renew the global development apparatus, while entrenching the green economy as the main political project to reconcile development and environment

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Nkoue-ndondo, Gustave-Raoul. "Le cycle du carbone en domaine tropical humide : exemple du bassin versant forestier du Nyong au sud Cameroun." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/476/.

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Abstract:

Les suivis spatio-temporels des teneurs en carbone et de sa signature isotopique d13C dans le bassin versant du Nyong permettent d'une part, à une échelle locale (petit bassin versant du Mengong), d'identifier les sources de carbone et d'autre part, à une échelle régionale (bassin du Nyong), de comprendre les processus biogéochimiques qui contrôlent les transformations et les échanges de carbone entre les différents réservoirs au cours du transfert de l'amont vers l'aval. Dans ces écosystèmes tropicaux humides, les sols marécageux de bas fonds présentent en surface un épais horizon humifère riche en carbone organique (12 à 16%), avec des signatures isotopiques d13C de -29‰ en équilibre avec celle des plantes en C3 (-32‰ à -28‰). La minéralisation de la MO et le lessivage des zones marécageuses sont responsables en saison des pluies des fortes teneurs en COD (jusqu'à 38 mg/l), des fortes pCO2 et des signatures isotopiques d13CCID appauvries (-20‰ en moyenne) des cours d'eau. En saison sèche, la réduction des zones marécageuses favorise l'alimentation des cours d'eau par les eaux de nappe pauvre en COD (< 1mg/l) et enrichies en 13C (d13CCID jusqu'à -7‰). Les flux de carbone vers l'océan pour le bassin du Nyong, estimés à 1,2. 106 t C/an (soit 6,24 t C/km2/an) sont constitués à 80% de COD, 8% de COP et 12% de CID. Au cours du transfert d'amont en aval, une diminution de COD de 33% est observée en relation avec des processus d'oxydation. Les fortes pCO2 qui en résultent, favorisent un dégazage du CO2 vers l'atmosphère, estimé pour le réseau hydrographique du Nyong à 2,3. 105 t C/an ; ce dégazage s'accompagne d'un enrichissement isotopique d'amont en aval de l'ordre de 4‰. L'altération des minéraux silicatés par les acides organiques entraîne un excédent de Ca+Mg (0,5< Ca+Mg/HCO3- <2,2) par rapport à une altération par l'acide carbonique (Ca+Mg/HCO3- = 0,5). Cet excédent est corrélé positivement aux teneurs en COD et négativement au d13CCID dans les eaux de surface. .
Spatial and temporal follow ups of carbon contents and its isotopic signature d13C in the Nyong river basin allow on one hand, at a local scale (small experimental catchment of Mengong), to identify the carbon sources, and on the other hand, at a regional scale (Nyong river basin), to understand the biogeochemical processes which control the carbon transformations and exchanges between the different reservoirs during the transfer from upstream to downstream. In these wet tropical ecosystems, the swampy soils of bottom valley low marshes present in surface a thick organic carbon rich horizon (12 to16 %), with isotopic signatures d13C of -29 ‰ in equilibrium with C3 plants (-32 ‰ to -28 ‰). During the rainy season, the mineralization of organic matter and the leaching of swampy areas are responsible of hight DOC contents (until 38 mg / L) in streamwaters, strong pCO2 and impoverished d13CDIC isotopic signatures (-20 ‰ on average). During the dry season, the shrinkage of the swampy zones facilitates the supply of streams by low DOC content (< 1mg / L) and enriched d13CDIC (d13CDIC until 7 ‰%) grounwaters. The carbon flux into the ocean is estimated to 1. 2*106 t C / year, i. E. 6. 24 t C/km2. Year, of which 80 % of DOC, 8 % of POC and 12 % of DIC. During the transfer from upstream to downstream, a DOC decrease of 33 % is observed in relation with oxidation processes. The resulting strong pCO2 facilitate the CO2 degassing towards the atmosphere, estimated for the Nyong river system at 2. 3* 105 t C / year. This CO2 degassing is accompanied by an isotopic enrichment of about 4 ‰. The weathering of silicate minerals by organic acids leads to a surplus of Ca+Mg (0. 5 < Ca+Mg / HCO3- < 2. 2) with regard to a natural weathering pathway by the carbonic acid (Ca+Mg / HCO3- = 0. 5). .

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CARRARA, ARNAUD. "Quantification et parametrisation des flux d'ozone a l'interface vegetation atmosphere. Application a un couvert forestier de resineux." Toulouse 3, 1998. http://www.theses.fr/1998TOU30248.

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Abstract:

L'ozone tropospherique influence la qualite de notre environnement a l'echelle locale et le bilan radiatif a l'echelle globale. Le depot sec a la surface constitue le principal mode de destruction de l'ozone tropospherique. C'est donc un element preponderant pour l'etude du bilan de l'ozone dans la couche limite atmospherique. Le depot sec d'ozone sur les couverts vegetaux peut provoquer des dommages sur la vegetation et plus generalement sur les ecosystemes. L'objectif du travail presente est de quantifier ce depot et d'etudier les processus physiques et physiologiques qui determinent son importance. L'etude s'appuie sur des mesures, a point fixe, de flux verticaux turbulents, par la methode des correlations, realisees a differentes periodes de l'annee sur un couvert forestier de pins maritimes, dans la region des landes. L'utilisation de cette methode de mesure, particulierement sur ce type de couvert tres rugueux, implique une etude methodologique afin de s'assurer de la validite des mesures de flux. Des criteres de qualite, concernant les hypotheses de base de la methode des correlations (hypothese de taylor, stationnarite des transferts), sont presentes. Ils permettent une selection des donnees qui constitue un point capital de l'etude. Les mesures sont realisees a deux niveaux, dans la couche de surface au dessus de la foret, ainsi que dans le sous-bois. Une presentation des mesures effectuees et des conditions experimentales rencontrees est realisee, afin de realiser une quantification critique du depot sec d'ozone pour les deux niveaux de mesures et les differentes periodes de l'annee. La derniere partie de ce travail porte sur l'etude de la parametrisation du depot et des processus qui le gouvernent pour un couvert vegetal physiologiquement actif. L'influence de differents facteurs sur le depot, comme la conductance stomatale de la canopee, l'intensite des echanges turbulents ou la presence de rosee sur la vegetation, est etudiee aux deux niveaux de mesures.

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Salon, Christophe. "Quantification des flux de carbone respiratoire dans les embryons de laitue en germination." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37618422x.

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Paradis, Laurence. "Comparaison du bilan de carbone et du potentiel d'atténuation des changements climatiques de stratégies d'aménagement forestier dans la sapinière boréale du Québec (Canada)." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/30685.

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Abstract:

L’aménagement forestier peut jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques en augmentant le stockage de carbone dans la biomasse végétale et les produits du bois ainsi qu’en substituant des matériaux à empreinte carbone plus élevée par le bois. Cette étude visait à déterminer quelle stratégie d’aménagement écosystémique dans la sapinière à bouleau blanc de l’Est de la forêt boréale québécoise peut y contribuer. Ont été simulés sur une période de 199 ans : un scénario de référence représentant une coupe totale à 50 ans, deux scénarios avec révolution plus longue (70 et 80 ans), un scénario avec coupe partielle et un autre sans intervention (conservation). La comparaison des scénarios s’est faite sur la base de bilan de carbone en tonne de CO2e et sous l’approche du forçage radiatif, prenant en considération la distribution temporelle des émissions. Par rapport au scénario de référence, les scénarios à longue révolution et, dans une moindre mesure, la coupe partielle apportent de plus grands bénéfices au climat en augmentant les stocks de carbone en forêt et le ratio de produits de longue durée résultant des récoltes. Les produits du bois sont un élément clé de l’étude : les actions permettant de rallonger leur durée de vie et d’augmenter leur effet de substitution ont un impact majeur sur le bilan total et démontrent l’importance de les inclure dans l’évaluation. L’étude a aussi soulevé les besoins d’augmenter les connaissances par rapport à la dynamique de carbone dans les vieilles forêts, l’influence des changements climatiques sur celles-ci ainsi que sur la croissance des arbres, l’évolution du carbone dans le sol et des patrons de perturbations naturelles. L’effet induit par un scénario d’aménagement sur la vulnérabilité du peuplement face aux effets des changements climatiques pourrait également affecter sa performance d’atténuation du climat et devrait être testé ultérieurement.
Management of the world’s forests can play a role for climate change mitigation by increasing CO2 storage in vegetation biomass and harvested wood products, and by displacing CO2-intensive materials such as steel or concrete. This study aimed to determine how management of boreal forest stands can contribute to climate change mitigation in the context of ecosystem-based management. The study was based on the comparison of different strategies applied to a balsam fir-white birch stand in the Eastern boreal forest of Quebec (Canada). We simulated five scenarios over a 199- year period at the stand level: a reference scenario involving clearcut at 50-year intervals, and four 12 alternative scenarios clearcut with longer rotation length (70 and 80 years), partial cut, and a no harvest scenario. Overall, scenarios with longer clearcut rotations and, to a lesser extent, partial cut resulted in a higher potential to mitigate climate change. The substitution effect of wood products was revealed as a key aspect, suggesting that wood product manufacturing and utilisation on the markets, and not only forest management, need to be carefully considered.

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Derrien, Delphine. "Dynamique des sucres neutres dans la rhizosphère et les sols : quantification par approche isotopique et modélisation." Aix-Marseille 3, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX30077.

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Abstract:

Jusqu'à présent, peu d'études sur les matières organiques des sols ont couplé les représentations chimiques et dynamiques. Notre objectif a été de réaliser ce couplage pour l'étude d'une classe macromoléculaire particulière : les saccharides neutres des sols. Nous avons procédé à des traçages isotopiques au 13C et développé une méthode de quantification du 13C dans les monosaccharides par GC-C-IRMS. Nous avons ainsi pu quantifier la nature, les flux et les cinétiques de rhizodéposition et de biosynthèses microbiennes de sucres neutres. Sur le long terme, nous avons également quantifié, in situ, le renouvellement des sucres dans les sols. Ces résultats ont conduit à la construction d'un modèle innovant de la dynamique du carbone des sucres dans les sols, sur des échelles de temps variant du mois au siècle
Until now, only few studies on soil organic matter have coupled dynamic and chemical approaches. Our objective was to achieve this kind of coupled approaches, studying a particular macromolecular class : the soil neutral saccharides. We performed 13C labelling and developed a methodology to quantify 13C in monosaccharides, using GC-C-IRMS. Thus, we were able to quantify the nature, the fluxes and kinetics of rhizodeposition and microbial biosyntheses of neutral sugars. On the long term, we also quantified, in situ, the turn-over of sugars in soils. We synthesized these results, building an innovative model of dynamics of neutral sugar carbon insoils, on time scales ranging from the month to the century

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Aït-Ameur, Nadira. "Contribution à la quantification du CO2 anthropique en mer Méditerranée et en mer de Ross." Perpignan, 2007. http://www.theses.fr/2007PERP0777.

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Abstract:

Pour contribuer à une meilleure connaissance du rôle des océans dans la séquestration de l’excès de CO2 atmosphérique (CO2 anthropique), nous avons quantifié ce dernier en mer de Ross et en Méditerranée. En mer de Ross, les concentrations en CO2 anthropique dans les eaux du plateau (500-800m) sont de 28 ± 2 µmol/kg et, dans les eaux de fond (1500-1800m), de 7 ± 2 µmol/kg. En 150 ans les eaux du plateau ont séquestré en moyenne 8,57. 10-4 ± 3. 10-4 GtC/an, ce qui représente près de 4% du CO2 anthropique séquestré par l’ensemble de l’océan Austral. Les eaux du plateau circulant le long de la pente continentale entraînent 38% de ce CO2 vers les eaux de fond (1800m), contribuant ainsi à sa séquestration à long terme. Dans le bassin nord ouest de la Méditerranée, les eaux intermédiaires et profondes sont plus riches en CO2 anthropique avec une moyenne de 64,4 ± 5 µmol/kg dans les eaux intermédiaires et de 72,6 ± 5 µmol/kg dans les eaux profondes. La modification de la circulation des eaux dans le bassin est (EMT, Eastern Mediterranean Transient) a appauvri les eaux intermédiaires en CO2 anthropique (-8 µmol/kg en 10 ans). Dans le golfe du Lion, les apports du Rhône influencent la distribution de la fCO2 et les échanges air-mer en CO2. Au terme des 4 mois d’investigation le golfe du Lion apparaît, en moyenne, comme une faible source de CO2 pour l’atmosphère, avec un flux net de + 17,7 mmol/m2/jour. En mer de Ross comme en mer Méditerranée, la circulation des masses d’eau est le principal processus impliqué dans la séquestration du CO2 anthropique à long terme : en raison de la formation des eaux profondes et de leur export en profondeur vers la circulation globale pour la mer de Ross ; en raison du temps de résidence des eaux et des échanges au détroit de Gibraltar pour la Méditerranée. La proportion de CO2 anthropique dans le flux de carbone total exporté vers l’océan Atlantique est de 4,8% (0,03 à 0,06 GtC/an). La Méditerranée est ainsi un bassin de concentration et une source de CO2 anthropique pour l’océan Atlantique
In order to improve our understanding of the role of the ocean in the uptake of excess CO2, we estimate the anthropogenic CO2 concentrations in the Ross Sea and in the Mediterranean Sea. In the Ross Sea the different water masses are invaded by anthropogenic CO2 with a mean concentration of 28 ± 2 µmol/kg in the shelf waters (500-800m) and 7 ± 2 µmol/kg in the deep waters (1500-1800m). Since the beginning of the industrialisation the waters stored 8. 57 10-4 ± 3 10-4 GtC/year which represent approximately 4% of the Austral ocean uptake. The shelf water circulation on the shelf break provides approximately 38% the anthropogenic CO2 to the deep water contributing to its long term storage. In the Western Mediterranean Sea, the intermediate (400-800m) and deep waters (2000m) are characterized by high anthropogenic carbon concentrations with a mean of 64. 4 ± 4 µmol/kg in the intermediate waters and 72. 6 ± 5 µmol/kg in the deep waters. The modification of the circulation that affected the eastern basin (EMT, Eastern Mediterranean Transient) seems to affect also the anthropogenic CO2 storage in the western basin leading to a decrease of 8 µmol/kg in the intermediate water over the last decade. In the gulf of Lion the distribution of fCO2 and the air-sea CO2 exchange are influenced by riverine (Rhone) input. During our investigation this area appears to be a slight source of CO2 for the atmosphere with a mean net flux of +17. 7 mmol/m2/day. In the Mediterranean Sea as in the Ross Sea, the formation of deep water and water circulation are the main processes involved in sequestration of anthropogenic CO2: the Ross Sea shelf water spreading to the deep ocean and the Mediterranean water residence time with its exchange with the Atlantic Ocean. The anthropogenic CO2 exported from the Mediterranean Sea to the Atlantic Ocean represents up to 4. 8% (0. 03 to 0. 06 GtC/year) of the total CO2 exported. The Mediterranean Sea is thus a significant source of anthropogenic CO2 to the Atlantic Ocean. It seems to be a concentration basin where, as a consequence of their long residence time, the deep waters are enriched in anthropogenic CO2

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Louanchi, Ferial. "Etude des variabilites spatiotemporelles de la fugacite du dioxyde de carbone a la surface de l'ocean indien. Processus et quantification." Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066147.

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Abstract:

L'etude des variabilites de co2 a la surface de l'ocean indien montre qu'il existe quatre regions en matiere de distribution de ce parametre: le secteur austral de l'ocean indien est une mosaique de sources et de puits de co2 pour l'atmosphere en ete. La zone des fronts se presente toujours comme un puits de co2 pour l'atmosphere de janvier a aout. La zone subtropicale est en moyenne un puits de co2 pour l'atmosphere. Fco2 diminue de l'ete a l'hiver. Enfin, dans la zone tropicale ouest de l'ocean indien, la mousson generant un up-welling le long des cotes somaliennes, on observe de fortes sources de co2 pour l'atmosphere entre juin et septembre. Pour reconstruire des champs de co2 a la surface de l'ocean, les deux methodes utilisees presentent chacune leurs avantages et leurs inconvenients. Si la premiere, basee sur des relations empiriques liant fco2 a la temperature et a la chlorophylle, est facile a mettre en place, elle exige une base de donnees importantes pour contraindre dans l'espace et dans le temps la reconstruction des champs de fco2. Par contre, ces relations ne peuvent etre extrapolees dans l'espace que si l'on est dans les memes conditions hydrologiques. La seconde methode plus prognostique que diagnostique consiste a forcer les variations de fco2 dans le temps avec la variation des principaux processus qui controlent son evolution dans l'ocean. Celle-ci est en mesure de reconstruire des cycles annuels de fco2 a l'echelle d'une region. Finalement, l'estimation du flux de co2 ocean-atmosphere pour l'ensemble du bassin indien a partir des champs d'observations ou de reconstructions de fco2 montre qu'il est encore difficile de trancher sur son intensite eu egard a l'incertitude qui domine ces estimations

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Prügel, Bärbel. "Contribution à l'étude des modifications chimiques des cires cuticulaires de picea abies (L. ) Karst et de picea sitchensis (Bong. ) carr. En relation avec le dépérissement forestier et l'augmentation du taux de CO2 dans l'atmosphère." Nancy 1, 1994. http://www.theses.fr/1994NAN10141.

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Abstract:

Dans le cadre de ce travail, la composition chimique des cires cuticulaires de Picea abies et de Picea sitchensis a été étudiée, aussi bien au niveau qualitatif qu'au niveau quantitatif. Un inventaire des composés contenus dans les cires des deux espèces a été établi en utilisant diverses méthodes chromatographiques. Les cires des deux espèces sont principalement constituées d'estolides, d'alcools secondaires, de diols et d'acides gras, mais dans des proportions différentes selon l'espèce considérée. Au niveau qualitatif, les cires des deux conifères se différencient par des classes de substances mineures, telles que les esters méthyliques et éthyliques et les aldéhydes à longue chaîne. A partir d'observations par microscopie électronique à balayage, le dépérissement forestier a été lié à un vieillissement précoce des aiguilles. Cette hypothèse a été testée en comparant la quantité et la composition chimique des cires de picea abies en fonction de l'âge des aiguilles, du niveau de dépérissement de l'arbre et de la région de prélèvement. Au niveau des paramètres étudiés, les phénomènes de vieillissement et de dépérissement entraînent des modifications différentes de la composition des cires. Cependant, chacun des phénomènes se présente de la même façon dans toutes les régions considérées. L’effet de différents taux de CO2 atmosphérique sur la composition des cires cuticulaires a été étudié principalement à l'aide des chambres à ciel ouvert de 4 stations expérimentales. Pour un des sites, chaque taux de CO2 a été combiné avec un traitement de l'air différent (air purifié et air non purifié), différencié essentiellement par la concentration d'ozone. Une augmentation du taux de CO2 entraînerait des modifications différentes de celles constatées en relation avec le dépérissement et le vieillissement. De plus, une interaction ozone-CO2, probablement due à une perturbation de l'ouverture stomatique par l'impact de l'ozone, a pu être observée

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Valé, Mathieu Grieu Philippe Justes Éric. "Quantification et prédiction de la minéralisation nette de l'azote du sol in situ, sous divers pédoclimats et systèmes de culture français." Toulouse : INP Toulouse, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000301.

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

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Abstract:

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

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Jouvensal, Laurence. "Spectroscopie RMN du lactate dans le muscle squelettique : visibilite, quantification et mesure de l'enrichissement au carbone 13 par édition a double quantum." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0551.

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Abstract:

Une séquence de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), l’Edition à double quantum (DQ) avec sélection des cohérences par des gradients de champ magnétique, a été appliquée à l'étude du lactate dans la physiologie musculaire. Sa faible sensibilité au mouvement et la qualité de la suppression des lipides en font la seule méthode applicable en routine chez l'homme. Son principe a été décrit dans le formalisme des opérateurs produits. Deux stratégies permettant de combiner édition et localisation ont été développées pour l'étude des métabolismes locaux. Elles ont été utilisées pour observer pour la première fois la cinétique de production et d'élimination du lactate musculaire pendant et après un exercice intense, avec une résolution temporelle d'une ou deux minutes. Une approche de quantification absolue du signal de lactate par rapport à celui de l'eau tissulaire a été envisagée. Cependant, une étude conduite sur des échantillons de muscle excisé de rat a montré que seuls 20 à 30% du lactate musculaire sont détectés par la séquence d’édition à double quantum de temps d'écho effectif (TE) 150 ms. Ce résultat a été interprète comme reflétant une compartimentation RMN du lactate musculaire entre un pool a T2 long, détecté par l’édition DQ et un pool a T2 court, invisible par cette technique à TE long. Une séquence d’édition à TE réduit a été proposée, qui a permis d'observer effectivement une distribution bi-exponentielle du T2 du lactate. Un premier outil a également été présenté pour l'exploration du lien entre les compartimentations RMN et histologique du lactate dans le muscle, utilisant un agent de contraste confine dans le secteur extracellulaire. Enfin, l'observation simultanée du signal des protons CH3 du lactate et de leurs satellites couplés à un atome 13C pour la mesure de l'enrichissement isotopique a été validée chez l'animal, en vue d'études des flux métaboliques à l'aide de marqueurs isotopiques.

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Ribeiro, Thierry. "Développement d'un appareil de quantification de croissance et/ou d'activité microbienne par impédancemétrie indirecte." Compiègne, 2001. http://www.theses.fr/2001COMP1369.

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Abstract:

La méthode de conductancemétrie indirecte est évaluée comme une méthode de détection et de quantification de gaz produits lors de la croissance des micro-organismes. Après avoir souligné la place de l'impédancemétrie parmi les techniques rapides en microbiologie, le travail aborde dans un premier temps la définition des paramètres d'un nouvel appareil : (Analyse Rapide des Produits Appertisés). Dans un deuxième temps, la réponse impédancemétrique lors de la croissance bactérienne est étudiée pour différentes conditions et met de souligner les qualités de répétabilité et de linnéarité de la technique. L’appareil répond parfaitement aux critères des méthode alternatives ou rapides. La méthode est effectivement automatisable et l'appareil est apte à détecter la croissance des micro-organismes, et cela quel que soit le type de milieu considéré. L'appareil s'avère donc être un système de mesure d'activité globale aspécifique, dans le sens où il est indépendant des matrices et des micro-organismes recherchés, ce qui en fait son atout principal, et ce qui confère à la méthode une grande souplesse d'utilisation et une standardisation potentielle. A ce stade, nous avons réussi à concevoir un appareil capable de mesurer l'activité et/ou la croissance de micro-organismes. Les objectifs initiaux du contrat sont donc pleinement atteints d'une et mettent d'envisager la production de cet appareil dans un futur très proche. Il est raisonnable d'envisager que l'appareil ARPA pourra être dédié à des utilisations multiples, tant en routine (contrôle qualité des produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques, sans oublier le domaine de l'environnement) qu'au laboratoire (recherche fondamentale et développement). Sa simplicité d'utilisation et ses performances permettront d'élargir en permanence les champs d'application de cette technologie.

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Créon, Bocquet Laura. "Effets thermodynamiques de l'extension de la lithosphère sur les roches du manteau : modélisation et quantification des flux de carbone mantelliques vers la croûte." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066528/document.

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Abstract:

Cette thèse présente une quantification du CO2 dans le manteau lithosphérique Pannonien par l'étude de xénolites de péridotites remontées par le volcanisme alcalin de la Bakony, au nord du lac Balaton. Les études texturales et compositionnelles de xénolites ont mis en évidence un métasomatisme polyphasé du manteau lithosphérique. Le dernier épisode métasomatique résulte de la percolation de liquides silicatés de type adakite, issus de la fusion d'une lithosphère subductée. Lors du métasomatisme, ces fluides primaires ont réagi avec des amphiboles métasomatiques, pour former les magmas parents de la suite calco-alcaline observée à la surface du bassin. Le bilan CO2 de ces magmas et du manteau sous Pannonien a été contraint par une approche innovante couplant : (1) de la microtomographie au rayonnement synchrotron, (2) des mesures NanoSIMS, Raman et microthermométriques, et (3) des modélisations thermodynamiques. Les concentrations en CO2 des fluides primaires ont été quantifiées entre 9.0 et 25.4 wt. %, validant ainsi une source riche en fluides. Des teneurs de ~2000 ppm de CO2 ont été estimées comme représentatives du manteau lithosphérique Pannonien. Cet important réservoir lithosphérique de CO2 est probablement drainé par le système tectonique décrochant de la Mid Hungarian Zone, entrainant l'omniprésence de CO2 mantellique dans le Bassin pannonien
This work presents a quantitative investigation of the CO2 in the lithospheric mantle by the study of peridotite xenoliths brought up to the surface by alkaline volcanism in the Pannonian Basin (Central Europe). Textural and geochemical studies of mantle xenoliths highlight a polyphased metasomatism of the lithospheric mantle. The last metasomatic event is related to the percolation of silicate melts of adakite-like compositions, originated from slab melting. During metasomatism, primary fluids reacted with metasomatic amphiboles to form parental melts of the calc-alkaline series observed at the surface of the Pannonian Basin. The CO2 budget of adakite-like magmas and of the mantle below the Pannonian Basin was then constrained by an innovative approach on mantle xenoliths using (1) synchrotron X-ray microtomography, (2) NanoSIMS, Raman spectroscopy and microthermometry, and (3) thermodynamic models. The CO2 concentrations in adakite-like melts were estimated between 9.0 and 25.4 wt. %, in agreement with a fluid-rich source. CO2 concentrations of ~2000 ppm were determined as representative of the Pannonian lithospheric mantle. This significant CO2 lithospheric reservoir is probably tapped by the major shear zone of the Mid Hungarian Zone, resulting in the omnipresence of mantle CO2 in the Pannonian basin

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Bernoux, Martial. "Stocks de carbone des sols de l’Amazonie occidentale et leur dynamique lors de la conversion de la foret en pâturage." Orléans, 1998. http://www.theses.fr/1998ORLE2004.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est l'évaluation des stocks de carbone (C) des sols de l’Amazonie occidentale et de leur dynamique lors de la conversion de la foret en pâturage. Le calcul des stocks de c, sur une épaisseur donnée de sol, nécessite la connaissance des teneurs en c et des densités apparentes (DA) pour l'ensemble des horizons considérés. Or, les DA sont très souvent absentes dans les études antérieures, ainsi que les teneurs en C pour certain nombre d'horizons. Il a donc fallu construire des outils permettant leur estimation. La DA a été estimée à l'aide de régressions multiples à partir d'autres caractéristiques édaphiques, pour des données disponibles concernant 323 horizons de sol. Les teneurs en argile et en C sont les meilleurs paramètres pour estimer la DA. Le problème des données manquantes de C est résolu par l'utilisation d'équations de type puissance ou exponentiel pour modéliser la distribution du C avec la profondeur. Les résultats montrent que les deux modèles sont bien adaptes à ces sols. Toutefois, l'intérêt du modèle exponentiel est double : il permet des estimations plus précises ainsi que de valoriser beaucoup plus de données existantes. Les stocks de C ont été calculés pour une région de 334. 000 km2. Les valeurs obtenues s'avèrent être similaires, entre 2100 e 2400 tg C. L'approche géostatistique fournit une valeur de 2220 tg C avec une erreur de 13%, contre 40% pour les approches cartographiques. La dynamique du C est étudiée pour la conversion de la foret en pâturage à l'aide du traçage naturel en 13C et la modélisation selon des modèles à 1 ou 2 compartiments. Le modèle à un compartiment a été retenu car beaucoup plus précis. Il conduit à estimer un temps moyen de résidence (TMR) du C provenant de la foret initiale de 18 ans pour la couche 0-5 cm, et de 56 ans pour celle 20-30 cm. Quant au C introduit par le pâturage, celui-ci possède un TMR de 5 à 6 ans, quelle que soit la couche analysée.

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

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Abstract:

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

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Rosset, Thomas. "Transfert de carbone organique des tourbières vers les eaux de surfaces : quantification, identification des mécanismes de contrôles et détermination de l'influence des activités anthropiques locales." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0103.

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Abstract:

Les tourbières sont des zones humides qui ne couvrent que 3% des surfaces émergées mais qui sont très riches en matière organique. A la croisée des cycles du carbone et de l’eau, elles stockeraient près de 20 % du carbone organique des sols de la planète et par conséquent elles sont considérées comme des sources importantes dans le transfert de carbone organique vers les eaux de surface. Dans les bassins versants de montagne, les tourbières ne représentent qu’une faible proportion de la couverture paysagère et sont sujettes à l’influence d’activités anthropiques locales. Jusqu’à présent les conditions climatiques et d’accessibilité des zones montagneuses ont limité les études biogéochimiques dans les tourbières de montagne, mais de récentes avancées technologiques optiques permettent dorénavant de mesurer les concentrations de carbone organique in situ et à haute fréquence dans les ruisseaux drainant ces écosystèmes. Cette thèse a pour objectif de quantifier et d’identifier les mécanismes qui régissent le transfert de matière organique des tourbières vers les eaux de surface dans des bassins versants de montagne faisant l’objet d’activités anthropiques contemporaines. Pour cela deux tourbières situées dans les Pyrénées françaises ont été instrumentées et ont fait l’objet d’un suivi haute fréquence (30 min) sur plus de deux cycles hydrologiques. En premier lieu, ces travaux ont permis d’isoler le contrôle prédominant des crues dans les exports de matière organique des tourbières ainsi que la proportion majoritaire de la forme dissoute du carbone organique (COD) dans les exports. En fonction des cycles hydrologiques, les flux spécifiques de COD des tourbières de montagne sont très variables [16.1 ; 35.9] g.m².an-1 mais correspondent aux gammes observées pour les tourbières des plaines septentrionales. Ces mêmes flux placent les tourbières comme sources majoritaires de COD (>63%) en tête de bassin versant. Dans un second temps, l’analyse des pics observés sur les séries temporelles de concentration de COD a montré que, contrairement aux exports, la variabilité des concentrations aux exutoires des tourbières n’est pas contrôlée par le débit, mais par la température du sol et les battements de nappe phréatique. Calculés à partir des relevés piézométriques, des temps de récession hydrologiques permettent d’appréhender plus justement ces variabilités dans les modèles de concentration de COD ainsi que d’apprécier l’hétérogénéité hydrologique des tourbières. La troisième phase illustre la difficulté de séparer influence climatique et anthropique dans les exports de carbone organique des tourbières suite à deux évènements anthropiques, intervenus sur les sites d’études pyrénéens : un brulis et une coupe forestière. En complément une revue bibliographique à l’échelle mondiale rapporte cependant des flux de COD 30% plus importants à l’exutoire de tourbières influencées par des pratiques anthropiques. Ces travaux soulignent le besoin de disperser l’instrumentation haute fréquence sur davantage de tourbières afin de déterminer plus justement leur rôle dans le cycle du carbone global. L’ensemble des résultats confirme l’importance des exports de carbone organique dans le bilan carbone des tourbières mais également l’importance des tourbières dans l’hydrochimie des eaux de surface, notamment dans les zones anthropisées
Peatlands are a type of wetlands covering 3% of the continental areas. They store approximately 20% of the global soil organic carbon and therefore they are considered as a major source of organic carbon for inland waters. In mountainous areas, peatlands are relatively small, scattered and they may be under the influence of local anthropogenic activities. Until now, harsh mountainous climatic conditions have limited biogeochemical investigations in these remote areas but recent improvements in optical technologies make high frequency monitoring of stream organic concentration possible. This thesis aimed at quantifying the exports of organic matter and identifying the parameters that control these exports at the outlet of peatlands in mountainous watersheds influenced by local anthropogenic activities. To investigate these parameters, two peatlands in the French Pyrenees were monitored on several hydrological cycles at a high frequency (30 min). Quantification work showed that floods controls the export of organic carbon from peatlands and that dissolved organic carbon (DOC) was the main form exported. Depending on annual discharge, peatland DOC specific fluxes varied drastically [16.1 ; 35.9] g.m².yr-1 but they remained consistent with the fluxes measured in Northern lowland peatlands. Moreover, peatlands appeared as the main source of DOC (>63%) of these headwaters. In contrast with the exports, DOC concentration variability was not driven by discharge. Peaks in the times series revealed that peat soil temperature and water table fluctuations were the main drivers of the DOC concentration variability. Water recession times were calculated from water table time series and helped to improve stream DOC concentration models. In addition, the water recession times seemed to be a useful quantitative parameter to describe the hydrological heterogeneity of peatland complexes. Anthropogenic influence (prescribed burning and forest clearing) was difficult to disentangle from climatic influence driving stream organic exports from peatlands at the two Pyrenean experimental sites. However, these observations were completed by a global literature review reporting that DOC specific fluxes were 30% stronger in peatlands impacted by anthropogenic activities. This thesis has underlined the need to monitor more peatlands at a high frequency in order to determine more accurately their role in the global carbon cycle. All of the results confirmed that organic carbon exports are a crucial parameter in the carbon balance of peatlands. They also confirmed the influence of peatlands on the chemistry of inland waters, especially in areas subject to local anthropogenic disturbances

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Autret, Bénédicte. "Quantification and modelling of carbon and nitrogen fate in alternative cropping systems experiments on the long term." Thesis, Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France, 2017. http://www.theses.fr/2017IAVF0023/document.

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Abstract:

L'activité agricole peut entraîner un déséquilibre des cycles du carbone (C) et de l'azote (N) dans les écosystèmes terrestres naturels et entrainer une diminution des stocks de C et N dans le sol, une augmentation de la lixiviation du nitrate et des pertes d'azote par voie gazeuse. Pour réduire ces impacts environnementaux, la mise en place de systèmes agricoles innovants et durables est encouragée, tels que les systèmes à bas niveau intrants, l'agriculture de conservation ou l'agriculture biologique. Les objectifs de cette thèse sont i) de quantifier l'impact à long terme des différents systèmes de culture sur le devenir du carbone et de l'azote dans le système sol-plante-atmosphère et ii) de simuler la dynamique de ces éléments avec le modèle agro-environnemental STICS. À cette fin, nous avons étudié trois essais de longue durée : l'essai de La Cage (France) établi en 1998, l'essai DOK (Suisse) débuté en 1978 et l'essai Foulum (Danemark) créé en 1998. Alors que l'essai de La Cage a permis une quantification in situ du stockage du carbone et de l'azote organiques du sol, de la lixiviation de l'azote, des émissions de protoxyde d’azote (N2O) et de la balance des gaz à effet de serre pour des systèmes de culture alternatifs, les essais danois et suisses ont permis l'estimation in silico du devenir du C et N en agriculture biologique, après adaptation du modèle STICS pour simuler de nouvelles pratiques culturales. Après 16 années d’expérimentation, une accumulation annuelle significative de SOC et de SON a été observée en agriculture et en agriculture biologique à La Cage, alors qu'aucun changement significatif n'a été observé dans les systèmes conventionnels et bas intrants. La minéralisation spécifique de SOC et SON des quatre systèmes, simulée sur AMG et mesurée lors d’incubation des sols pendant quatre mois, s’est montrée équivalente entre systèmes. Le stockage de C et N observé dans les systèmes de conservation et biologiques s’explique principalement par l'augmentation des résidus de cultures plutôt que par l'effet du non-labour en agriculture de conservation. De plus, le surplus azoté (différence entre apports et exportations d’azote) a été calculé pour chaque système de culture. Le devenir de l’excédent d’azote a été estimé entre stockage de N dans le sol, pertes gazeuses et lixiviation de l'azote. Les émissions cumulatives de N2O mesurées en continu pendant plus de trois ans sont fortement corrélées avec les pertes totales calculées de N par voix gazeuse (volatilisation et dénitrification), ces pertes étant les plus importantes dans le système de conservation. Enfin, la réalisation d’un bilan complet des émissions de GES a montré de fortes différences entre système et des phénomènes de compensation entre stockage et perte de C et N. Le modèle sol-culture STICS a ensuite été utilisé pour simuler le devenir de l’azote dans les essais DOK et Foulum. Après une adaptation du modèle, sa calibration et son évaluation ont été réalisées permettant de simuler de façon satisfaisante les rendements, l'absorption de N, le surplus de N et l’évolution des stocks de SON dans les systèmes conventionnels et biologiques. Les simulations suggèrent que le devenir de l’azote dans ces systèmes peut être contrasté en fonction de la fertilisation et de la gestion des cultures et que les pertes d'azote ne sont pas systématiquement réduites en agriculture biologique par rapport au conventionnel. Cette thèse remet en question les appréciations simplistes qui associent systématiquement systèmes de culture alternatifs et diminution des impacts environnementaux liés aux cycles de C et N
Agricultural activities can lead to imbalanced carbon (C) and nitrogen (N) dynamics compared to natural terrestrial eco-systems, causing potential damages for soil, water and air quality. Among these prejudices, decreased soil C and N stocks, increased nitrate leaching in waters and gaseous N emissions towards the atmosphere are of a major concern. To reduce these environmental impacts, innovative and sustainable farming systems are promoted, such as low inputs cropping systems, “conservation” agriculture or organic farming. The objectives of this work were i) to quantify the long term impact of different alternative cropping systems on the fate of C and N in the soil-plantatmosphere system and ii) to simulate C and N dynamics with the agro-environmental model STICS. For this purpose, we studied three long-term field trials: the experiment of La Cage (France) established in 1998, the DOK (Switzerland) started in 1978 and the Foulum Organic (Denmark) established in 1998. The methodological approach combined experimentation and modelling. While La Cage trial enabled an in situ quantification of soil organic C and N storage, N leaching, nitrous oxide (N2O) emissions and greenhouse gas (GHG) balance in alternative cropping systems compared to conventional, the Swiss and Danish experiments were used for in silico estimation of the C and N fates in organic cropping systems, after adaptation of the STICS model, followed by calibration and evaluation of the model. Significant annual SOC and SON accumulation was found under conservation agriculture and organic farming at La Cage, whereas no significant change was observed in the low input and the conventional systems. No difference of specific SOC and SON mineralization rates was found between systems in vitro or in silico : we conclude that the higher C and N storage in soil observed in the conservation and organic systems was mainly driven by increased crop residues, rather than by the effect of no tillage practiced in conservation agriculture. The N surplus, i.e. the difference between N inputs and N exports at the field scale, varied widely between treatments. The fate of this N surplus also varied between systems with wide variations in SON storage and gaseous losses but no differences in N leaching. The cumulative N2O emissions measured continuously for three years were highly correlated with the calculated gaseous N losses (volatilization and denitrification), with higher losses in the conservation system. These calculations allowed establishing a full GHG balance. Therefore the four agricultural systems dissimilarly impacted the N fate, which could not be predicted by the N surplus alone. The GHG balance is a much better indicator of the environmental impact of cropping systems relative to C and N fluxes. In the Danish and Swiss experiments, the soil-crop model STICS was used to mimic crop production, N uptake and N surplus. The model was first adapted and evaluated to simulate organic farming systems. The model could satisfactorily simulate crop production, N uptake, N surplus and SON storage in the organic and conventional systems of these two longterm experiments. Model outputs suggested that the N fate could be contrasted according to fertilization and crop management, and that N losses were not systematically reduced in organic compared to conventional cropping systems. This study challenges the frequent belief that alternative cropping systems systematically improve the global C and N environmental impacts of agriculture

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Bélanger, Simon. "Impacts des changements climatiques sur les flux de carbone stimulés par la lumière dans l'Océan Arctique : quantification et suivi de la photo-oxydation de la matière organique dissoute dans la Mer de Beaufort par télédection spatiale." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066520.

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Abstract:

L’oxydation photochimique de la matière organique dissoute colorée (CDOM), et la production de CO2 qui en résulte, est maintenant reconnue comme étant un processus majeur dans le cycle du carbone dans le système ocean-atmosphère. L’Océan Arctique fait parti des environnements où ce processus risque de jouer un rôle de plus en plus important dans le contexte des changements climatiques à cause de : 1) l’augmentation du CDOM d’origine terrigène transporté à l’Océan côtier en réponse à la fonte du pergélisol et à l’augmentation du débit des rivières; 2) la diminution du couvert de glace estivale permettant au rayonnement solaire de pénétrer dans la colonne d’eau; et 3) l’augmentation du rayonnement ultraviolet (UV) dans cette région. Un modèle couplé « optique-photochimique » a été utilisé pour examiner le rôle de la photooxydation dans le cycle du carbone organique de l’Océan Arctique. Pour calculer la photoproduction de CO2 (PDIC), l’éclairement spectral incident, incluant les UV, a été modélisé avec un modèle de transfert radiatif nécessitant les concentrations de glace de mer, d’ozone, d’aérosols atmosphériques et le couvert nuageux observés par satellite entre 1979 et 2004. Les rendements quantiques apparents pour calculer la PDIC ont été déterminés en laboratoire sur des échantillons provenant de la Mer de Beaufort et du Fleuve Mackenzie. La contribution du CDOM au coefficient d’absorption totale ([aCDOM/at]), un paramètre clé du modèle, a été déterminée soit à partir des mesures in situ, soit dérivée des données de la couleur de l’océan à l’aide d’un nouvel algorithme empirique. Contrairement aux méthodes semi-analytiques trouvées dans la littérature, l’algorithme empirique proposé permet de séparer, à l’échelle régionale, les coefficients d’absorption du CDOM et des particules non-algales. Cependant, l’utilisation des données de la couleur de l’océan dans les hautes latitudes est souvent compromise par la présence de glace de mer qui contamine les données. Ce problème a été abordé dans le cadre de la présente étude, et une méthode a été proposée afin de détecter et éliminer les données contaminées par la glace de mer. Enfin, il a été démontré que les valeurs de PDIC sont similaires aux taux de carbone organique provenant de la production primaire marine qui est séquestré dans les sédiments océaniques; et que l’augmentation des UV et la diminution de la glace de mer estivale au cours des 26 dernières années a conduit à une augmentation de PDIC d’environ 15%. Ces résultats indiquent que la photooxydation joue un rôle significatif dans le cycle du carbone actuel, et que la diminution de l'étendue de la glace de mer, prévue par les modèles climatiques, risque d'amplifier significativement la reminéralisation photochimique du carbone organique dissous d'origine terrigène dans l'Océan Arctique
Photochemical oxidation of colored dissolved organic matter (CDOM), and the resulting production of CO2, is now known to be a significant process in the cycling of carbon in the ocean-atmosphere system. One environment where that process may play a major role in the context of climate change is the Arctic ocean because of: 1) the increasing amount of terrestrial CDOM released by the melting permafrost and brought to coastal ocean by rivers, 2) the decreasing summer ice cover that allows more solar radiation to penetrate the water column, and 3) the continuing increase in UV radiation over that region. A coupled optical-photochemical model was used to assess the role of photooxidation in the carbon cycle of the Arctic Ocean. To calculate the photoproduction of CO2 (PDIC), the incoming spectral irradiance, including UV, was modeled with a radiative transfer model that uses satellite observations of sea ice, ozone, aerosols and cloud cover covering the 1979 to 2004 period. In situ determinations of the apparent quantum yield for the photoproduction of CO2 made in the Beaufort Sea were used for the calculations. A key parameter in the model was the contribution of CDOM to the total absorption coefficient. It was either obtained from in situ measurements or derived from Ocean Color imagery using a new empirical algorithm. Unlike most semi-analytical approaches found in the literature, the proposed empirical algorithm provides a mean to separate CDOM absorption coefficient from nonalgal particles absorption coefficient at the regional scale. The use of Ocean Color remote sensing at high latitude is, however, compromised by the presence of sea ice that contaminates the data. This problem was addressed in the present study, and a method was proposed to detect and eliminate contaminated pixels. Finally, it was shown that the level of PDIC is similar to the level of sequestered rates of organic carbon in the ocean sediments, which was produced through marine photosynthesis; and that the increase in UV and decrease in summer sea ice over the last 26 years have led to an increased in PDIC by about 15%. These results indicate that the predicted trend of ongoing contraction of sea ice cover will greatly accelerate the photomineralization of CDOM in Arctic surface waters

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Valé, Mathieu. "Quantification et prédiction de la minéralisation nette de l'azote du sol in situ, sous divers pédoclimats et systèmes de culture français." Toulouse, INPT, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000301/.

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Abstract:

Dans le contexte actuel où l'agriculture doit produire de façon durable, la gestion de l'azote doit être raisonnée de plus en plus finement pour atteindre des objectifs multiples de rendement et de qualité des produits récoltés mais aussi de respect de l'environnement. Ces objectifs ne peuvent être atteints qu'en pilotant la fertilisation azotée au plus près des besoins de la plante et en adaptant le système de culture en interculture afin de réduire les pertes d'azote nitrique et sous forme gazeuse. Pour cela, il convient de connaître et de prévoir précisément la dynamique saisonnière de la minéralisation de l'azote organique du sol in situ. L‘objectif de ce travail de thèse est double : (i) quantifier la dynamique de minéralisation nette in situ de l'azote organique du sol durant une année calendaire au champ, et (ii) expliquer et prédire cette minéralisation in situ pour une large gamme de pédoclimats et de systèmes de grande culture français. La minéralisation de l'azote in situ a été estimée en sol nu à l'aide de mesures régulières d'eau et d'azote minéral (0-120 cm) et du programme de calcul LIXIM basé sur un bilan dynamique journalier d'azote. Le concept de temps normalisé permettant de rendre compte des effets de la température et de l'humidité sur la minéralisation de l'azote a également été utilisé afin de normaliser la vitesse de minéralisation in situ en référence à des conditions constantes (vitesse potentielle normalisée). La validité de ce concept a été éprouvée pour une gamme étendue de températures et d'humidités à l'aide d'incubation de sol (conditions contrôlées ou in vitro). La fonction température de type exponentiel (Q10) utilisée initialement a été trouvée inopérante pour des températures supérieures à 25°C ; une fonction de type logistique a été ajustée pour une gamme de températures variant de 0 à 35 °C et différents sols. La fonction de réponse de la minéralisation à l'humidité s'est avérée variable entre sols, comme suggéré par l'analyse bibliographique ; la fonction humidité initialement utilisée dans le programme LIXIM a été conservée après analyse de sensibilité ayant montré un effet mineur sur nos expérimentations in situ. Les mesures in vitro ont confirmé qu'il n'y a pas d'interaction significative entre température et humidité, comme sous-tendu par le concept de jours normalisés. Deux expérimentations localisées dans le Sud de la France (Toulouse, Drôme) ont permis de montrer, qu'en condition de champ, la dénitrification pouvait représenter une forte perte d'azote quand les apports d'eau sont reçus avec une forte intensité par le sol en été, suite à l'irrigation ou aux pluies d'orage. Une estimation précise de la quantité d'azote minéralisé in situ par bilan dynamique d'eau et d'azote dans ces situations requiert donc une mesure ou une estimation précise de l'azote minéral perdu par dénitrification ; or ce phénomène est trop souvent considéré comme négligeable dans les systèmes de grande culture français, ce qui pourrait ne pas être le cas si l'irrigation par aspersion est pratiquée. Le concept de vitesse potentielle normalisée de minéralisation, correspondant à une valeur unique de minéralisation basée sur le temps normalisé, a été globalement validé sur un réseau expérimental de 55 parcelles de grande culture réparties sur l'ensemble du territoire français. Différents méthodes et modèles statistiques ont été testés pour décrire la variabilité observée de la minéralisation potentielle de l'azote in situ. Ainsi, la vitesse de minéralisation in situ de l'azote a été ajustée par RLM (Régression Linéaire Multiple) et PLS (Partial Least Squares regression). Les formalismes couramment utilisés, correspondant à l'effet de variables quantitatives comme la teneur en argile, en CaCO3 et la quantité d'azote organique, ainsi que la vitesse de minéralisation de l'azote mesurée in vitro n'ont pas permis d'expliquer ni de prédire, avec une bonne précision, la vitesse potentielle de minéralisation de l'azote in situ. Par contre, l'information apportée par des variables qualitatives relatives au système de culture (type de précédent cultural, nature de la rotation, apport régulier ou non de matières organiques exogènes) améliore significativement l'explication de la variabilité et les qualités prédictives des modèles statistiques sélectionnés. Les caractéristiques biologiques du sol, comme le carbone de la biomasse microbienne ou la vitesse de minéralisation in vitro du carbone, ont aussi permis d'améliorer la prédiction de la vitesse de minéralisation de l'azote in situ, confirmant le lien étroit entre minéralisation du carbone et de l'azote organique du sol. Ces variables sont cependant plus difficiles d'accès que les caractéristiques physicochimiques et du système de culture des parcelles. Leur utilisation semble donc plus adaptée pour des modèles de type « recherche » que pour des outils d'aide à la décision nécessitant un paramétrage simple et robuste et des variables d'entrée faciles à acquérir.

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Aboussou, Anabel. "New Rock-Eval method for Pyritic and Organic Sulphur quantification : Application to study Organic Matter preservation in Jurassic sediments." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS529.pdf.

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Abstract:

Cette étude a consisté au développement du nouveau Rock-Eval 7S possédant les mêmes fonctionnalités que la version actuelle (Rock-Eval 6) couplée à un système de détection du soufre pendant les deux phases de l'analyse (pyrolyse et oxydation). Le but principal de cette étude a été de définir et de mettre en évidence différents paramètres Rock-Eval 7S, carbone et soufre, nécessaire à l'étude de la préservation de la matière organique dans les sédiments marins. Pour y arriver, une nouvelle méthode Rock-Eval 7S de spéciation et de quantification du soufre a été développée et validée sur une série de sédiments marins et sur des mélanges sédimentaires synthétiques. Cette méthode a ensuite été utilisée pour aider à la description de la préservation de la matière organique dans trois sections sédimentaires marines: (i) Kimmeridge Clay Formation; (ii) Grey Shale Member; (iii) Blue Lias Formation. Ce projet vise à établir les bases scientifiques en vue de l'utilisation des paramètres carbone et soufre du Rock-Eval 7S comme descripteurs de préservation de la matière organique dans les logiciels de modélisation de bassin
This study was focused on development of the new Rock-Eval 7S which presents the same functionalities as the current version (Rock-Eval 6), complemented by a system of sulphur detection during the two phases of the analysis: pyrolysis phase and oxidation phase. The main goal of this PhD project was to provide and highlight different carbon and sulphur Rock-Eval 7S parameters which can be used to describe OM preservation in marine sediments. To reach this goal, a new Rock-Eval method for sulphur speciation and quantification was developed, and validated on a set of marine sediments and on sedimentary mixtures. This new method was then used to help the description of organic matter preservation in three marine sedimentary sections: (i) Kimmeridge Clay Formation; Grey Shale Member; (iii) Blue Lias Formation. This PhD project aims to lay the scientific foundation to apply Rock-Eval 7S carbon and sulphur parameters as routine descriptors in basin models

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Jagercikova, Marianna. "Kinetic quantification of vertical solid matter transfers in soils by a multi-isotopic approach." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4307/document.

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Abstract:

Le lessivage du lutum (0-2 µm) est un de processus majeurs de la pédogenèse, qui a néanmoins été peu quantifié et modélisé. Ce processus ainsi que la bioturbation ont été quantifiés ici en couplant des différents systèmes isotopiques (137Cs, 210Pb (xs), 10Be atmosphérique, 206/207Pb, δ13C, 14C) à une modélisation numérique par une équation de diffusion-convection à paramètres variables avec la profondeur. Cette méthode originale a été appliquée sur des anthroposéquences de Luvisols développées sur du loess et différantes de par leur utilisation (culture, prairie ou forêt) et leurs pratiques agricoles (travail du sol, apport du fumier). Nos résultats montrent que 91 ± 9 % du 137Cs et 80 ± 9 % du 10Be sont associés au lutum et ainsi peuvent effectivement tracer des transferts verticaux de matière solide dans les sols à pH > 5 et à teneur en carbone organique faible. Le partage du plomb entre les différentes phases solides est plus complexe. En considérant deux compartiments pour les isotopes (macropores ou la matrice de sol), nous avons conçu un modèle multi-isotopique permettant de quantifier la contribution des transferts de matière solide à la distribution verticale de la fraction 0-2 µm actuelle. Le lessivage est responsable de 9 à 66 % de l'accumulation de lutum dans l'horizon Bt. Le coefficient de diffusion permet de quantifier le taux de mélange par la bioturbation. La modélisation multi-isotopique est une méthode de prédilection pour les études modernes de la pédogenèse et des processus de la zone critique
Clay translocation is one of the major soil forming processes, howeverit is poorly quantified and modeled. We propose to quantify it togetherwith bioturbation by combining different isotopic systems (137Cs , 210Pb (xs),meteoric 10Be, 206/207Pb, δ13C, 14C) with numerical modeling based on a nonlineardiffusion-convection equation with depth dependent parameters. Thisnovel method has been applied on Luvisol anthroposequences developed onloess, differing by their land use (cropping versus grassland or forest) andtheir agricultural practices (reduced tillage, no tillage and manure input).Our results show that as much as 91 ± 9 % and 80 ± 9 % of 137Cs and10Be, respectively, are associated to the clay size fraction (0-2 µm) and canthus effectively trace vertical solid matter transfers in soils with pH > 5 andlow organic carbon. Lead partitioning between different solid phases is morecomplex. Considering two spatial distributions of isotopes (macropores or soilmatrix), we built up a multi-isotopic modelling approach that simulates theexperimental data with the common set of transfer parameters and allowedus to quantify the relative contributions of vertical solid matter transfers topresent-day 0-2 µm vertical distributions. Clay translocation is responsiblefor 9 to 66 % of the clay accumulations in the Bt-horizon. The diffusion coefficientalso quantifies the rate of soil mixing by bioturbation. Modeling of thekinetics of solid matter transfer at multiple spatio-temporal scales should becomea method of predilection in modern pedogenic and critical zone studies

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Kara, Sami. "Quantification des fractionnements physiques affectant le gaz naturel lors de sa migration dans les systèmes pétroliers : la modélisation du transport du méthane et du dioxyde de carbone par solubilisation/diffusion dans les milieux poreux." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066465.

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Luquot, Linda. "Quantification expérimentale à l'échelle mésoscopique des processus réactionnels dans le cadre de l'injection de CO2 dans des roches carbonatées et silicatées." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00416408.

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Abstract:

Afin de minimiser la concentration en CO2 dans l'atmosphère une solution consiste à le séquestrer dans les réservoirs géologiques. Pour évaluer les risques à long terme, il est nécessaire de quantifier les couplages entre les processus réactionnels et les modifications structurales et hydrodynamiques. Dans cette optique, nous avons construit deux dispositifs expérimentaux permettant d'injecter des saumures chargées en CO2 dans les conditions de stockage (T < 200 °C et P < 200 bar) et mis en oeuvre un protocole expérimental utilisant la microtomographie RX et l'analyse des roches et des fuides pour quantifier les variations des paramètres physiques et chimiques. Dans le cas des réservoirs carbonatés, on observe, près du puits d'injection, une forte variabilité des relations k-phi en fonction du régime de dissolution contrôlé par la chimie locale du fluide, ainsi que par les conditions initiales. A plus grande distance, on observe des processus de précipitation diminuant fortement la perméabilité. L'étude des roches de couverture fracturées (argilite) a montré qu'une percolation alternée d'une saumure chargée en CO2 et de CO2 gaz augmentait la perméabilité de fracture. Dans le cas des roches silicatées, la précipitation de carbonates est mise en évidence aussi bien dans les grès à zéolites que dans les frittés de dunite de San Carlos. Cependant, dans les grès à zéolites, la précipitation d'une phase argileuse est observée dans les chemins d'écoulement et engendre une forte diminution de la perméabilité.

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Nouara, Amel. "Développement d'outils analytiques pour la quantification et l'étude isotopique des composés organiques issus des feux de biomasse dans l'environnement." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0329.

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Abstract:

La pollution émise par les feux de biomasse (biomass burning; BB) reste un problème majeur de santé publique et du changement climatique. Afin d’améliorer notre compréhension sur l’origine et le devenir des composés issus des BB dans l’environnement, nous avons élaboré des nouvelles méthodes analytiques (isotopiques & chromatographiques) permettant de détecter les anhydrosucres ainsi qu’un ensemble de sucres les plus abondants dans les écosystèmes naturels. La première méthode développée a permis d’effectuer des mesures isotopiques à l’échelle moléculaire des sucres par EA-IRMS (δ13C) et/ou EA-AixMICADAS (∆14C) après leur purification préalable par HPLC-RI. Nos résultats ont montré la présence d’anhydrosucres dans la matière organique particulaire marine (POM) avec une signature isotopique terrestre (δ13C <−26.2‰). De plus, la signature en radiocarbone du lévoglucosane (∆14C = 33‰) issu des particules totales suspendues atmosphériques (TSP), indique sa production récente dans l’environnement. La chromatographie HPAEC-PAD est la deuxième méthode développée dans ce travail pour la caractérisation de 17 sucres simples. Cette méthode a permis la première quantification des anhydrosucres dans la POM et la matière organique à haut poids moléculaire (HMWDOM) marines à hauteur de 2% et 3% du total des sucres détectés, respectivement. D’autre part, les émissions issues des BB ont été étudiées dans les aérosols de la Mer Méditerranée par un suivi des variations annuelles des anhydrosucres. Les résultats de cette étude ont montré la forte contribution des émissions issues des BB (13%) au pool de carbone organique dans les particules PM10 qui arrivent dans le bassin Méditerranéen
Biomass burning (BB) pollution is a major concern for public health and climate change. In order to improve our understanding on the origin and fate of compounds related to BB in the environment, we have developed new analytical methods (isotopic and chromatographic methods) allowing the detection of anhydrosugars as well as a broader panel of sugars in natural ecosystems. The first developed method allowed to perform for the first time compound specific isotopic measurements of individual sugars by EA-IRMS (δ13C) and/or EA-AixMICADAS (∆14C) after purification by HPLC-RI. Our results showed the presence of anhydrosugars in the marine particulate organic matter (POM) sample with a terrestrial isotopic signature (δ13C <26.2‰), indicating an external terrestrial input to marine environment. In addition, the radiocarbon signature of levoglucosan (∆14C = 33‰) from total suspended atmospheric particles (TSP) sample indicates a modern age, suggesting its recent synthesis in the environment. The HPAEC-PAD chromatography is the second method developed in the frame of this study and provided a full analysis of 17-simple sugars. This method allowed for the first time the quantification of anhydrosucres in the marine POM and high molecular weight dissolved organic matter (HMWDOM), that represent 2% and 3% of total sugars detected, respectively. In a complementary study, the emissions from BB have been also studied in aerosols from the Mediterranean Sea by monitoring the annual variations of anhydrosugars. The results of this study highlight the important contribution of BB emissions (up to 13%) to organic carbon pool in the PM10 particles arriving in the Mediterranean basin

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Rhino, Kévins. "Caractérisation, quantification et modélisation des processus de transfert et des interactions CO₂-eau-roche en milieu poreux non saturé en contexte de forage lors d'un stockage géologique." Thesis, Bordeaux 3, 2017. http://www.theses.fr/2017BOR30040/document.

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Abstract:

Le stockage géologique du carbone est l’une des techniques les plus prometteuses pour réduire le taux de CO₂ dans l’atmosphère. La séquestration géologique possède la capacité et la longévité potentielles pour diminuer les émissions de CO₂ vers l’atmosphère. Dans le cadre d’injections à l’échelle industrielle, les réservoirs carbonatés peuvent faire partie des sites aptes à stocker du CO₂. Toutefois, ces injections à grandes profondeurs sont sujettes à des risques de fuites du piège géologique lui-même ou des infrastructures liés à l’exploitation du site de stockage. Ainsi, il existe principalement deux types de fuite : brutale et diffuse. Dans les deux cas, elles sont susceptibles d’entrainer des risques pour l’environnement et de mettre en danger les populations. Il est ainsi nécessaire de développer des outils capables de prévenir une fuite de CO₂ quel que soit son type. Par ailleurs, il est particulièrement indispensable de comprendre les mécanismes de transport réactif qui rentrent en jeu lors de l’arrivée de cette fuite en contexte de proche surface (zone vadose) et ainsi d’essayer d’étudier comment cette fuite peut s’amortir. Ces travaux de thèse traitent donc de la caractérisation, de la quantification et de la modélisation des processus de transferts et des interactions CO₂-H₂O-CaCO₃ dans la zone vadose en contexte de fuite à partir d’un puits de forage. Cette problématique a été d’abord abordée par une approche expérimentale sur un site pilote à Saint-Emilion. Puis, les interactions CO₂-H₂O-CaCO₃ ont été étudiées au travers d’une approche expérimentale à l’échelle de la carotte en laboratoire. L’approche expérimentale a conduit à la réalisation de deux fuites dans la zone vadose du site pilote : une fuite diffuse et une fuite ultra diffuse. Elles furent réalisées dans la continuité des expériences qui avaient déjà eu lieu auparavant. Une comparaison de l’ensemble des fuites a montré la nécessité d’utiliser des gaz nobles comme précurseurs de l’arrivée en surface du CO₂. Selon le type de fuite, l’hélium peut servir de précurseur temporel du CO₂, tandis que le krypton prévient de l’étendue du panache de gaz durant la fuite. Plus la pression d’injection du CO₂ est importante et plus le gaz migre par advection. Par ailleurs, une pression d’injection importante favorise l’existence de passage préférentiel dans la zone vadose. L’utilisation d’isotopes tels que ceux de l’hélium et du carbone permet de mettre en évidence la présence locale de phases aqueuses dans le massif et de déterminer l’origine biologique ou anthropique du CO₂. Les expériences à l’échelle de la carotte permettent d’estimer le pouvoir tampon des calcaires oligocènes en fonction du faciès de la roche. La perméabilité et la porosité de celle-ci conditionnent la dissolution des calcaires. De même, la réactivité des carbonates en contexte de fuite dépend du pH de la phase aqueuse, du débit qui traverse le réseau poreux, de la saturation en eau et des caractéristiques pétro-physiques des carbonates
Carbon storage is one of the most encouraging methods to decrease CO₂ concentration into the atmosphere. Carbon storage provides the longevity and the capacity needed to decrease CO₂ emissions toward the atmosphere. When dealing with storage on an industrial scale, carbonated reservoirs can be among the most suitable storage sites. However, these high depth injections are subject to leakage risks from the geologic trap itself or from the framework created by the establishment of the site. Two main types of leakage exist: brutal and diffusive leakage. In both cases, they are likely to endanger the environment and the population. Therefore, it is essential to develop tools that are able to anticipate any types of CO₂ leakage. Furthermore, it is also necessary to understand the reactive transport mechanism that take place when the leakage arrives in the shallow subsurface (vadose zone)and to see how the leakage can be buffered. This work deals with the characterization, the quantification and the modelling of transfer processes and CO₂-H₂O-CaCO₃ interactions into the vadose zone in a context of a leakage from a drilling well. This issue was first dealt through field experiment on the site of Saint Emilion. Then, the CO₂-H₂O-CaCO₃ interactions were studied through an experimental approach in laboratory. Two leakage experiments were performed on the site: a diffusive leakage and an ultra-diffusive leakage. They were performed as a sequel of former experiments carried on the pilot site. A comparison of all the leakage experiments revealed the necessity to use noble gases as precursor of the CO₂ arrival at the surface. Depending of the type of the leakage, helium can be a temporal precursor while krypton can anticipate the spread of the CO₂ gas plume. The higher the injection pressure, the more the gas migrates through advective flux. Moreover, a high injection pressure favors the existence of preferential paths in the vadose zone. The use of helium and carbon isotopes makes it possible to reveal the presence of a local aqueous phase within the porous media and to identify the origin of CO₂. The core scale experiments lead to the estimation of the buffering power of Oligocene limestone according to the rock facies. The permeability and the porosity influence the dissolution of the limestone. The reactivity of carbonates during a leakage depends on the pH of the aqueous phase, the flow rate that goes through the porous media, the water saturation and petrophysical characteristics of the carbonates

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Cohen, Grégory. "Caractérisation, quantification et modélisation du transport et des interactions du CO₂ dans une zone vadose carbonatée : application à une fuite diffuse de CO₂ en contexte de séquestration géologique." Thesis, Bordeaux 3, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR30022/document.

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Abstract:

Le réchauffement climatique est lié aux augmentations des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre et en particulier aux émissions anthropiques de CO₂. La séquestration géologique a la capacité et la longévité potentielles pour diminuer de façon significative les émissions anthropiques de CO₂. Cette séquestration à grande profondeur induit des risques de fuite des réservoirs géologiques. Parmi les scénarios de fuite envisagés, celui d'une fuite diffuse est le plus inquiétant puisque sans surveillance, cette fuite pourrait perdurer et entrainer des séquelles sur l'environnement ainsi que des risques pour les populations. Des outils et protocoles de surveillance doivent donc être mis au point pour la surveillance en proche surface. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de cette problématique. Il a pour objectif la caractérisation, la quantification et la modélisation du transport et des interactions du CO₂ dans une zone non saturée carbonatée. Ce travail a suivi une approche expérimentale sur un site pilote naturel à Saint-Emilion (Gironde, France), avec la réalisation de fuites diffuses en ZNS carbonatée. Cette étude aborde plusieurs thématiques: la description et l'instrumentation du site pilote naturel ; la caractérisation physico-chimique de l'hétérogénéité du réservoir carbonaté ; l'étude du fonctionnement naturel de la ZNS carbonatée et en particulier la mise en place d'une ligne de base des concentrations en CO₂ ; la caractérisation de l'extension des panaches de gaz suite à des expériences de fuite diffuse dans la ZNS carbonatée et l'étude par simulation numérique des interactions gaz-eau-roche lors d'une fuite diffuse de CO₂ dans une ZNS carbonatée. Les résultats de ces travaux montrent l'importance de la caractérisation de l'hétérogénéité du réservoir carbonaté ainsi que des techniques d'échantillonnage et d'analyse des différentes phases en présence. L'établissement de la ligne de base a une importance particulière pour permettre de distinguer les variations naturelles de celles induites par une fuite diffuse de CO₂ dans la ZNS carbonatée. Les modes de transport du CO₂ vont évoluer en fonction des paramètres physico-chimiques. Ce transport se fait par advection et/ou par diffusion. L'utilisation de gaz inertes au niveau du site de séquestration géologique est très importante puisque la détection de ces traceurs permettrait de prédire les arrivées de panaches de CO₂ en proche surface. Par ailleurs, les interactions chimiques doivent être prises en compte dans les modèles de transport afin de pouvoir définir les facteurs de retard et l'impact d'une fuite diffuse de CO₂ sur une ZNS carbonatée
Global warming is related to atmospheric greenhouse gas concentration increase and especially anthropogenic CO₂ emissions. Geologic sequestration has the potential capacity and the longevity to significantly diminish anthropogenic CO₂ emissions. This sequestration in deep geological formation induces leakage risks from the geological reservoir. Several leakage scenarios have been imagined. Since it could continue for a long period, inducing environmental issues and risks for human, the scenario of a diffusive leakage is the most worrying. Thus, monitoring tools and protocols are needed to set up a near-surface monitoring plan. The present thesis deals with this problematic. The aims are the characterisation, the quantification and the modelling of transport and interactions of CO₂ in a carbonate unsaturated zone. This was achieved following an experimental approach on a natural pilot site in Saint-Emilion (Gironde, France), where diffusive gas leakage experiments were set up in a carbonate unsaturated zone. Different aspects were investigated during the study: natural pilot site description and instrumentation; the physical and chemical characterisation of carbonate reservoir heterogeneity; the natural functioning of the carbonate unsaturated zone and especially the set-up of a CO₂ concentrations baseline; the characterisation of gas plume extension following induced diffusive leakage in the carbonate unsaturated zone and the study of gas-water-rock interactions during a CO₂ diffusive leakage in a carbonate unsaturated zone through numerical simulations. The results show the importance of the carbonate reservoir heterogeneity characterisation as well as the sampling and analysing methods for the different phases. The baseline set-up is of main interest since it allows discrimination between the induced and the natural CO₂ concentrations variations. The transfer of CO₂ in a carbonate unsaturated zone is varying in function of physical and chemical properties. This transfer is done by diffusion and/or advection. Because the detection of the noble gases allows the prediction of CO₂ plume arrival, the use of tracers in the sequestration site is of main importance. The chemical interactions have to be taken under account in transport models in order to predict delay factors and the impact of a CO₂ leakage in a carbonate unsaturated zone

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Ploton, Pierre. "Amélioration des estimations de biomasse en forêt tropicale : apport de la structure et de l’organisation spatiale des arbres de canopée." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2017. http://www.theses.fr/2017AGPT0005.

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Abstract:

Les forêts tropicales séquestrent plus de la moitié du carbone forestier mondial et sont particulièrement menacées par les processus de déforestation et de dégradation, qui représentent la deuxième source d’émissions anthropogéniques de CO2. De fait, les forêts tropicales sont au centre de politiques climatiques internationales (i.e. Reducing emissions from deforestation and forest degradation, REDD) visant à réduire ces émissions. L’initiative REDD repose sur notre capacité à cartographier les stocks de carbone forestier (dynamique spatiale) et à détecter la déforestation et la dégradation (dynamique temporelle) à large échelle spatiale (e.g. nationale, bassin forestier), avec exactitude et précision. Dans ce cadre, la télédétection apparait comme un outil crucial, mais les nombreuses sources d’erreur dans la chaîne de cartographie du carbone font des objectifs du REDD un challenge ambitieux. Dans cette thèse, nous avons évalué les erreurs associées aux estimations de carbone forestier (quantifié au travers de la biomasse épigée, AGB) (1) aux échelles de l’arbre et du peuplement en utilisant un modèle pantropical largement employé et (2) à l’échelle du paysage en utilisant une méthode de télédétection basée sur les caractéristiques texturales d’images optiques à très haute résolution spatiale. Notre objectif général était de mieux comprendre et de réduire l’erreur d’estimation de l’AGB à chaque échelle par une meilleure prise en compte de la structure, de la distribution et de l’organisation spatiale des arbres de canopée.Malgré l’importance des grands arbres dans la dynamique du carbone forestier, ils sont sous-représentés dans les jeux de données destructifs et soumis à un biais de sous-estimation dans le modèle d’AGB pantropical. Nous avons assemblé une base de données pantropicale et étudié l’influence de la forme de l’arbre sur le patron d’erreur du modèle. Nos résultats montrent que la source de biais du modèle est une augmentation de la masse de l’arbre dans la couronne chez les arbres de canopée. Un modèle d’AGB prenant ce phénomène en compte a été proposé. Nous avons aussi propagé le biais du modèle à l’échelle du peuplement et montré que l’interaction entre la structure du peuplement et l’erreur du modèle, qui est souvent négligée, peut en fait être substantielle. Une analyse des propriétés structurelles des couronnes a également été menée au regard des hypothèses de la Théorie Métabolique de l’Ecologie Des déviations ont été observées, notamment à la loi de Léonardo (i.e. principe de conservation des aires), qui, toutes choses égales par ailleurs, pourraient justifier la grande proportion de masse trouvée dans les couronnes des arbres de canopée.Une seconde partie de la thèse porte sur l’extrapolation des estimations d’AGB des parcelles de terrain via les caractéristiques de texture des canopées extraites par transformée de Fourier (i.e. méthode FOTO). Un obstacle majeur au développement d’une méthode d’estimation de l’AGB à large échelle basée sur la texture tient au fait que la relation texture – paramètres de structure du peuplement varie entre types de forêt et régions du monde. Nous avons investigué cette question en simulant des scènes de canopées virtuelles pour 279 parcelles de 1 ha établies dans des types de forêts tropicales contrastés. Nous montrons qu’en complémentant les indices de texture FOTO avec d’autres descripteurs structuraux, notamment sur l’ouverture de la canopée (via une analyse de lacunarité) et l’élancement des arbres (via un proxy bioclimatique), il devrait être possible de développer un cadre d’inversion stable de l’AGB à large échelle. Un premier cas d’étude empirique dans une mosaïque forestière du bassin du Congo a donné des résultats prometteurs.Globalement, ce travail met en évidence le besoin de mieux prendre en compte les patrons de variation de structure de l’arbre (e.g. ontogénétique) et de la forêt afin d’améliorer les modèles génériques d’AGB
Tropical forests store more than half of the world’s forest carbon and are particularly threatened by deforestation and degradation processes, which together represent the second largest source of anthropogenic CO2 emissions. Consequently, tropical forests are the focus of international climate policies (i.e. Reducing emissions from deforestation and forest degradation, REDD) aiming at reducing forestrelated CO2 emissions. The REDD initiative lies on our ability to map forest carbon stocks (i.e. spatial dynamics) and to detect deforestation and degradations (i.e. temporal dynamics) at large spatial scales (e.g. national, forested basin), with accuracy and precision. Remote-sensing is as a key tool for this purpose, but numerous sources of error along the carbon mapping chain makes meeting REDD criteria an outstanding challenge. In the present thesis, we assessed carbon (quantified through aboveground biomass, AGB) estimation error at the tree- and plot-level using a widely used pantropical AGB model, and at the landscape-level using a remote sensing method based on canopy texture features from very high resolution (VHR) optical data. Our objective was to better understand and reduce AGB estimation error at each level using information on large canopy tree structure, distribution and spatial organization.Although large trees disproportionally contributed to forest carbon stock, they are under-represented in destructive datasets and subject to an under-estimation bias with the pantropical AGB model. We destructively sampled 77 very large tropical trees and assembled a large (pantropical) dataset to study how variation in tree form (through crown sizes and crown mass ratio) contributed to this error pattern. We showed that the source of bias in the pantropical model was a systematic increase in the proportion of tree mass allocated to the crown in canopy trees. An alternative AGB model accounting for this phenomenon was proposed. We also propagated the AGB model bias at the plot-level and showed that the interaction between forest structure and model bias, although often overlooked, might in fact be substantial. We further analyzed the structural properties of crown branching networks in light of the assumptions and predictions of the Metabolic Theory of Ecology, which supports the power-form of the pantropical AGB model. Important deviations were observed, notably from Leonardo’s rule (i.e. the principle of area conservation), which, all else being equal, could support the higher proportion of mass in large tree crowns.A second part of the thesis dealt with the extrapolation of field-plot AGB via canopy texture features of VHR optical data. A major barrier for the development of a broad-scale forest carbon monitoring method based on canopy texture is that relationships between canopy texture and stand structure parameters (including AGB) vary among forest types and regions of the world. We investigated this discrepancy using a simulation approach: virtual canopy scenes were generated for 279 1-ha plots distributed on contrasted forest types across the tropics. We showed that complementing FOTO texture with additional descriptors of forest structure, notably on canopy openness (from a lacunarity analysis) and tree slenderness (from a bioclimatic proxy) allows developing a stable inversion frame for forest AGB at large scale. Although the approach we proposed requires further empirical validation, a first case study on a forests mosaic in the Congo basin gave promising results.Overall, this work increased our understanding of mechanisms behind AGB estimation errors at the tree-, plot- and landscape-level. It stresses the need to better account for variation patterns in tree structure (e.g. ontogenetic pattern of carbon allocation) and forest structural organization (across forest types, under different environmental conditions) to improve general AGB models, and in fine our ability to accurately map forest AGB at large scale

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Kaushal, Parvinder. "Analyse écophysiologique des effets de stress liés aux transplantations des arbres forestiers." Nancy 1, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10299.

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Influence d'un stress hydrique sur l'établissement et la croissance des semis transplantés (effets sur la photosynthèse et la transpiration). Aide à la règlementation racinaire et à la reprise des plants par habillage des racines et apport d'une fertilisation azotée. Évolution des réserves carbonées : sucres solubles et amidon. Enrichissement atmosphérique en CO::(2) pour augmenter la production de biomasse et réduire le temps d'élevage en pépinière

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Laganière, Jérôme. "Influence de la composition forestière sur la séquestration du carbone dans les sols du Bouclier boréal." Thèse, 2011. http://www.archipel.uqam.ca/4372/1/D2224.pdf.

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Abstract:

Les forêts du Bouclier boréal stockent de grandes quantités de carbone (C) sous forme de C organique du sol (COS). Toutefois, l'intégrité de ces stocks de COS est menacée par les changements climatiques, mais aussi par la modification de la composition forestière à l'échelle du paysage. En effet, chaque espèce d'arbre possède des traits fonctionnels différents lui permettant d'avoir une influence singulière sur son environnement et sur des processus comme l'accumulation, le stockage et la libération du COS. L'acquisition de connaissances sur la dynamique du COS en forêt boréale est fondamentale pour prédire et atténuer les conséquences de tels changements. L’objectif de cette thèse était d'explorer l'influence de la composition forestière (1) sur la quantité, la distribution et la qualité du COS et sa stabilité face au réchauffement, (2) sur la répartition du COS dans des fractions physiques de sol qui varient en stabilité, et (3) sur les pertes annuelles de CO2 in situ et les facteurs responsables de la variation entre les types de forêts. Collectivement, les résultats montrent que la composition forestière affecte grandement la dynamique du COS en forêt boréale. L'influence de la composition forestière sur les pertes de CO2 se faisait surtout via des variations dans la température du sol et dans la qualité biochimique du C produit dans les types de forêts étudiées. En général, les forêts contenant du peuplier faux-tremble accumulaient moins de COS en surface que les forêts contenant des conifères (pin gris et épinette noire), mais il y en avait davantage en profondeur, endroit où le C est moins susceptible d'être libéré dans l'atmosphère et donc plus stable. Les forêts contenant du peuplier avaient aussi davantage de COS situé dans les fractions physiques du sol les plus stables, c'est-à-dire celles étroitement associées aux particules minérales. Bien que les forêts d'épinettes noires soient celles qui possédaient la plus grande quantité de COS de surface de tous les types de forêts étudiées, ce COS était le plus sensible à l'augmentation de la température de sorte que sa réponse au réchauffement se traduisait par une libération de CO2 plus élevée. De plus, comme le stock de COS de surface des conifères est en partie liée à un microclimat du sol plus froid induit par le peuplement, la libération du CO2 suite à des perturbations qui ouvriraient le couvert ou en changeraient la composition pourrait être plus importante que dans les forêts de feuillus. En conclusion, les résultats de cette thèse suggèrent que le rajeunissement des forêts et notamment l'augmentation du couvert de peuplier faux-tremble dans le paysage diminuerait la taille des stocks de COS, mais en augmenterait la stabilité. Par ailleurs, les forêts d'épinettes noires, qui possèdent d'importants stocks de COS et qui dominent la forêt boréale canadienne, pourraient perdre de grandes quantités de COS suite au réchauffement du climat ou à une transformation du couvert. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : forêt boréale, composition forestière, séquestration du carbone, matière organique du sol, changements climatiques

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Sun, Jian Feng. "Carbon dynamics and management in Canadian boreal forests : triplex-flux model development, validation, and applications." Thèse, 2011. http://www.archipel.uqam.ca/3970/1/D2117.pdf.

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Abstract:

La forêt boréale, seconde aire biotique terrestre sur Terre, est actuellement considérée comme un réservoir important de carbone pour l'atmosphère. Les modèles basés sur le processus des écosystèmes terrestres jouent un rôle important dans l'écologie terrestre et dans la gestion des ressources naturelles. Cette thèse examine le développement, la validation et l'application aux pratiques de gestion des forêts d'un tel modèle. Tout d'abord, le module récemment développé d'échange du carbone TRIPLEX-Flux (avec des intervalles de temps d'une demi heure) est utilisé pour simuler les échanges de carbone des écosystèmes d'une forêt au peuplement boréal et mixte de 75 ans dans le nord est de l'Ontario, d'une forêt avec un peuplement d'épinette noire de 110 ans localisée dans le sud de Saskatchewan, et d'une forêt avec un peuplement d'épinette noire de 160 ans située au nord du Manitoba au Canada. Les résultats des échanges nets de l'écosystème (ENE) simulés par TRIPLEX-Flux sur l'année 2004 sont comparés à ceux mesurés par les "tours de mesures de covariance des turbulences" et montrent une bonne correspondance générale entre les simulations du modèle et les observations de terrain. Le coefficient de détermination moyen (R2) est approximativement de 0.77 pour le peuplement mixte boréal, et de 0.62 et 0.65 pour les deux forêts d'épinette noire situées au centre du Canada. Le modèle est capable d'intégrer les variations diurnes de l'échange net de l'écosystème (ENE) de la période de pousse (de mai à août) de 2004 sur les trois sites. Le peuplement boréal mixte ainsi que les peuplements d'épinette noire agissaient tous deux comme des réservoirs de carbone pour l'atmosphère durant la période de pousse de 2004. Cependant le peuplement boréal mixte montre une plus grande productivité de l'écosystème, un plus grand piégeage du carbone ainsi qu'un meilleur taux de carbone utilisé comparé aux peuplements d'épinette noire. L'analyse de la sensibilité a mis en évidence une différence de sensibilité entre le matin et le milieu de journée, ainsi qu'entre une concentration habituelle et une concentration doublée de CO2. De plus, la comparaison de différents algorithmes pour calculer la conductance stomatale a montré que la production nette de l'écosystème (PNE) modélisée, utilisant une itération d'algorithme est conforme avec les résultats utilisant des rapports Ci/Ca constants de 0.74 et de 0.81 respectivement pour les concentrations courantes et doublées de CO2. Une variation des paramètres et des données variables de plus ou moins 10% a entrainé, respectivement pour les concentrations courantes et doublées de CO2, une réponse du modèle inférieure ou égale à 27.6% et à 27.4%. La plupart des paramètres sont plus sensibles en milieu de journée que le matin excepté pour ceux en lien avec la température de l'air, ce qui suggère que la température a des effets considérables sur la sensibilité du modèle pour ces paramètres/variables. L'effet de la température de l'air était plus important dans une atmosphère dont la concentration de CO2 était doublée. En revanche, la sensibilité du modèle au CO2 qui diminuait lorsque la concentration de CO2 était doublée. Sachant que, les incertitudes de prédiction des modèles proviennent majoritairement des hétérogénéités spatio-temporelles au cœur des écosystèmes terrestres, à la suite du développement du modèle et de l'analyse de sa sensibilité, sept sites forestiers à tour de mesures de flux (comportant trois forêts à feuilles caduques, trois forêts tempérées à feuillage persistant et une forêt boréale à feuillage persistant) ont été sélectionnés pour faciliter la compréhension des variations mensuelles des paramètres du modèle. La méthode de Monte Carlo par Markov Chain (MCMC) à été appliquée pour estimer les paramètres clefs de la sensibilité dans le modèle basé sur le processus de l'écosystème, TRIPLEX-Flux. Les quatre paramètres clefs sélectionnés comportent: un taux maximum de carboxylation photosynthétique à 25°C (Vmax), un taux du transport d'un électron (Jmax) saturé en lumière lors du cycle photosynthétique de réduction du carbone, un coefficient de conductance stomatale (m), et un taux de référence de respiration à 10°C (R10). Les mesures de covariance des flux turbulents du CO2 échangé ont été assimilées afin d'optimiser les paramètres pour tous les mois de l'année 2006. Après que l'optimisation et l'ajustement des paramètres ait été réalisée, la prédiction de la production nette de l'écosystème s'est améliorée significativement (d'environ 25%) en comparaison avec les mesures de flux de CO2 réalisés sur les sept sites d'écosystèmes forestiers. Les résultats suggèrent, dans le respect des paramètres sélectionnés, qu'une variabilité plus importante se produit dans les forêts à feuilles larges que dans les forêts d'arbres à aiguilles. De plus, les résultats montrent que l'approche par la fusion des données du modèle incorporant la méthode MCMC peut être utilisée pour estimer les paramètres basés sur les mesures de flux, et que des paramètres saisonniers optimisés peuvent considérablement améliorer la précision d'un modèle d'écosystème lors de la simulation de sa productivité nette et cela pour différents écosystèmes forestiers situés à travers l'Amérique du Nord. Finalement, quelques uns de ces paramètres et algorithmes testés ont été utilisés pour mettre à jour l'ancienne version de TRIPLEX comportant des intervalles de temps mensuels. En outre, le volume d'un peuplement et la quantité de carbone de la biomasse au dessus du sol des forêts d'épinette noire au Québec sont simulés en relation avec un peuplement des âges, cela à des fins de gestion forestière. Ce modèle a été validé en utilisant à la fois une tour de mesure de flux et des données d'un inventaire forestier. Les simulations se sont avérées réussies. Les corrélations entre les données observées et les données simulées (R2) étaient de 0.94, 0.93 et 0.71 respectivement pour le diamètre à l.3 m, la moyenne de la hauteur du peuplement et la productivité nette de l'écosystème. En se basant sur les résultats à long terme de la simulation, il est possible de déterminer l'âge de maturité du carbone du peuplement considéré comme prenant place à l'époque où le peuplement de la forêt prélève le maximum de carbone, avant que la récolte finale ne soit réalisée. Après avoir comparé l'âge de maturité du volume des peuplements considérés (d'environ 65 ans) et l'âge de maturité du carbone des peuplements considérés (d'environ 85 ans), les résultats suggèrent que la récolte d'un même peuplement à son âge de maturité de volume est prématuré. Décaler la récolte d'environ vingt ans et permettre au peuplement considéré d'atteindre l'âge auquel sa maturité du carbone prend place, mènera à la formation d'un réservoir potentiellement important de carbone. Aussi, un nouveau diagramme de la gestion de la densité du carbone du peuplement considéré, basé sur les résultats de la simulation, a été développé pour démontrer quantitativement les relations entre les densités de peuplement, le volume de peuplement et la quantité de carbone de la biomasse au dessus du sol à des stades de développement variés, dans le but d'établir des régimes de gestion de la densité optimaux pour le rendement de volume et le stockage du carbone. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : écosystème forestier, flux de CO2, production nette de l'écosystème, eddy covariance, TRIPLEX-Flux module, validation d'un modèle, Markov Chain Monte Carlo, estimation des paramètres, assimilation des données, maturité du carbone, diagramme de gestion de la densité de peuplement

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Dessureault, Pierre-Luc. "Évaluation du bilan carbone forestier lié au territoire mis en eau par Hydro-Québec dans le bassin versant de la rivière Eastmain." Thèse, 2012. http://constellation.uqac.ca/2492/1/030327789.pdf.

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Abstract:

La plupart des travaux scientifiques suggèrent que l'hydroélectricité est l'énergie la plus propre en termes d'émissions de gaz à effet de serre. Cette hypothèse est confirmée dans la majorité des études effectuées en zone boréale. Les émissions attribuables au cycle de vie des projets sont en partie dues à la mise en place d'un réservoir, ce qui est considéré comme un changement d'affectation des terres contribuant à la perte de puits de carbone. Le but de cette étude est d'évaluer la perte de puits de carbone causée par la création du réservoir hydroélectrique de la centrale Eastmain-1 dans le secteur de la Baie-James, Québec, Canada et sa contribution à l'empreinte carbonique du kWh produit. Pour réaliser cette évaluation, la croissance des forêts et les perturbations par le feu ont été simulées sur 100 années avec l'aide du logiciel MBC-SCF3 qui est conforme aux guides de bonne pratique du GIEC sur le changement d'affectation des territoires forestiers. Les résultats obtenus suggèrent qu'il y aura une perte de puits de carbone de l'ordre de 300 000 ± 100 000 Mg, soit 4 ± 2 g d'éq. CO2 kWh-1. Un test de sensibilité sur les cycles de feu a aussi été réalisé et permet de conclure que le territoire couvert par cette étude peut être considéré comme un puits de carbone, mais seulement si, au bout de 100 ans, moins de 75 % du territoire est brûlé. Autrement le bilan carbone du territoire couvert dans ce projet serait négatif.

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Wang, Weifeng. "Modeling the effects of forest management and climate change on carbon dynamics in Canada's boreal forests." Thèse, 2012. http://www.archipel.uqam.ca/5227/1/D2374.pdf.

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Abstract:

Les changements climatiques et ses effets potentiels sur les systèmes environnementaux renforcent la nécessité de stratégies de gestion forestière qui augmentent l'adaptabilité et la capacité de séquestration du carbone (C) forestier. Un modèle qui évalue avec précision les changements dans la productivité des forêts et des stocks de C en réponse aux changements climatiques et la gestion des forêts va nous permettre d'évaluer l'impact des changements globaux sur les forêts. L'objectif de cette thèse était d'améliorer la compréhension de la façon dont les forêts existantes séquestrent une plus grande quantité de C à cause des changements climatiques mondiaux au moyen de stratégies d'aménagement forestier. Tout d'abord, un module de gestion des forêts incluant un modèle (TRIPLEX) basé sur les processus a été développé pour quantifier les effets des pratiques d'aménagement forestier (coupes d'éclaircie et coupes à blanc) sur la croissance des forêts, le rendement du bois et la séquestration du C en réponse à des conditions climatiques pour les forêts de pin gris (Pinus banksiana Lamb.). Ce modèle récemment mis au point (TRIPLEX-Management) a ensuite été utilisé pour étudier les moyens d'accroître la séquestration du C dans les forêts de pin gris en utilisant la gestion des forêts exploitées par l'industrie forestière pour la production de bois à long terme. Pour accroître la crédibilité et l'applicabilité du modèle, il a été validé par rapport à des sources de données multiples (mesures de eddy covariance, de stocks de C et de données de croissance d'arbres) et, par la suite, a été utilisé dans la projection des effets potentiels des changements climatiques et des coupes à blanc sur la dynamique du C de la forêt boréale (Populus tremuloides Michx.) et des forêts de pin gris. Finalement, les relations entre la diversité structurelle et les stocks de C dans les forêts dominées par l'épinette ont été examinées par analyse de corrélation, de régression linéaire multiple et de corrélation partielle. Dans le développement du modèle, la validation de ce dernier a montré que le « TRIPLEX-Management » a été généralement capable de simuler la réponse de croissance aux éclaircies pré-commerciales des peuplements de pins gris. Dans l'analyse des scénarios de gestion forestière, les résultats des simulations ont montré que les rotations courtes (10-20 ans par exemple) pourraient améliorer l'absorption du C et diminuer le risque des changements climatiques sur les forêts de pin gris. Les effets positifs des forêts éclaircies sur la production de bois ont été éliminés par le réchauffement climatique. En outre, un éventuel changement climatique sur la limite sud de la forêt boréale en Amérique du Nord pourrait améliorer le taux de séquestration du C s'il n'y avait pas d'épisodes de sécheresse sévère. Dans les forêts dominées par l'épinette, l'analyse statistique pour 411 placettes-échantillons permanentes a confirmé que la diversité structurelle du peuplement a eu un effet positif significatif sur les stocks de C hors sol, même si la relation était faible dans l'ensemble (les coefficients de corrélation de Spearman sont généralement de l'ordre de 0,319-0,600, P<0,01). En résumé, cette thèse présente une tentative d'améliorer notre compréhension du rôle de la gestion des forêts dans l'atténuation et dans l'adaptation des forêts aux changements climatiques. En conséquence, le raccourcissement de l'âge de rotation peut être nécessaire pour les forêts de trembles et de pins gris dans le but d'augmenter la séquestration du C pour une échelle donnée temporelle, et diminuer le risque des impacts des changements climatiques. Le maintien de la complexité de la composition et de la structure peut aider les forêts à s'adapter aux futures conditions environnementales et à absorber les perturbations (par exemple, les insectes, les maladies, les incendies, ou les sécheresses). Cette thèse a des implications pratiques pour l'utilisation de stratégies d'aménagement forestier pour atténuer les effets des changements climatiques futurs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : distribution des diamètres, gestion des forêts, gestion du carbone, hypothèse de la complémentarité de niches, indice del Shannon-Wiener, analyse de scénarios, durée de la rotation

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Lagacé, Banville Jessica. "Caractérisation des stocks de carbone de 5 types de formations végétales dans un secteur du bassin versant de la rivière Eastmain, Baie James." Mémoire, 2009. http://www.archipel.uqam.ca/2264/1/M10921.pdf.

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Le présent projet de recherche s'intègre dans une vaste étude pluridisciplinaire visant à quantifier les émissions nettes de GES suite à la mise en eau d'un réservoir hydroélectrique situé en milieu boréal. La formation du réservoir Eastmain a impliqué l'ennoiement d'un territoire de 623 km² composé de peuplements forestiers, de lacs et de tourbières. De manière plus précise, cette étude vise d'abord à quantifier les stocks de carbone des sols des cinq principaux types de formations végétales du territoire qui ont été classifiés à partir d'images SPOT. Le deuxième objectif est de déterminer les variables écologiques qui influencent la variabilité des stocks de carbone mesurés. Des expériences d'incubation in vitro ont permis de quantifier la proportion de carbone labile dans chacun des sites ainsi que la réactivité de ces stocks face à une augmentation de la température. Les résultats des différentes analyses montrent que les stocks de carbone varient significativement dans les cinq formations végétales. Les quantités de carbone les plus élevées sont associées aux peuplements de conifère à canopée fermée (CF) (12,2 kg C mˉ²) et de feuillus (FEUIL) (13,4 kg C mˉ²). Les peuplements de feux anciens (FA), feux récents (FR) et de conifère à canopée ouverte (CO) présentent des valeurs qui ne sont pas significativement différentes (4,2 à 8,5 kg C mˉ²) malgré une productivité variable (p > 0,05). Les résultats des analyses démontrent que les facteurs qui contribuent davantage à l'accumulation de carbone dans les sols sont principalement l'épaisseur de l'humus, la position du site par rapport à la pente et le dépôt. La classe de drainage et le type de végétation ont aussi une influence sur la variabilité des stocks de carbone. Au niveau de la qualité du carbone, les résultats des incubations présentent des similitudes entre les cinq types de forêts et ce, autant dans l'humus que dans l'horizon minéral (p > 0,05). La proportion de carbone labile est plus grande dans la couche organique. La qualité du carbone est plus élevée dans les sites FEUIL et CO et elle est plus faible dans les formations CF. Le potentiel de minéralisation du carbone à un même régime de température est plus élevé dans les peuplements FEUIL et CC. Ce potentiel est principalement déterminé par les stocks de carbone et non la qualité de ce dernier. En déterminant le taux de décomposition de la matière organique à l'aide de la température journalière moyenne du sol et du Q¹⁰, il a de plus été possible d'estimer la respiration hétérotrophe des sites pour la période du 8 mai au 4 octobre 2007. Les résultats indiquent que les sites de feuillus présentent le taux de respiration le plus élevé et qu'en considérant un renouvellement quotidien des apports de matière organique au sol (i.e litière et racines), cette formation a perdu plus de 2% des stocks de carbone suivie de la formation à canopée ouverte (1,58%). Les peuplements de feuillus ont donc les stocks les plus importants de carbone et un potentiel de minéralisation supérieur aux autres formations. Dans le contexte d'une perturbation de ces écosystèmes, ils seraient donc les plus susceptibles à émettre du CO₂. Cependant, en raison de leur faible représentativité sur le territoire à l'étude (<10%), les impacts seraient minimisés dans ce contexte-ci. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Carbone organique, Sols forestiers, Forêt boréale, Séquestration.

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Dissertations / Theses on the topic 'Quantification du carbone forestier'

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