Дисертації з теми "Services climatiques"

Cette thèse fournit une description du développement des services climatiques au sein de Toulouse Métropole, en France. Ils sont articulés autour d'un réseau de stations météorologiques pour les études de micro-climatologie, en particulier l'analyse de la température de l'air et de l'îlot de chaleur urbain. Le premier axe s'emploie à décomposer les services climatiques à base de réseaux d'observations en objets distincts rattachés à des champs disciplinaires séparés mais en interaction. La démarche s'appuie sur une classification de la bibliographie et des travaux de l'Organisation Mondiale de Météorologie sur les services climatiques. Dans cette partie sont également expliqués le parti pris et la mise en place d'une dynamique de travail qui font appel aux méthodes relatives à la participation, et en particulier à la co-construction. Si l'axe premier présente un cadre théorique et méthodologique du travail de recherche-action, le second axe se veut être la mise en pratique. A savoir la transformation des différentes composantes d'un service climatique à base de réseau de mesures en une solution technique déployée et opérationnelle selon des normes et standards internationaux. Un focus est apporté sur le choix des sites de mesures à l'aide de cartographies thématiques et d'une campagne de mesures véhiculée. Le troisième axe, enfin, propose une analyse de l'îlot de chaleur du territoire Toulousain à partir des données mesurées par le réseau mis en place. L'îlot de chaleur est abordé sous l'angle classique de la dichotomie urbain/rural et selon des conditions météos optimales à sa formation. Dans un second temps est mobilisée l'approche des types de temps. Enfin une analyse spatiale plus fine est réalisée en mobilisant les Local Climate Zones (LCZ) avec un focus sur les zones d'activités (LCZ 8). Cette thèse propose ainsi une approche transversale et inter-disciplinaire de mise en œuvre d'un service climatique urbain, complétée d'une analyse territorialisée du climat urbain
This thesis provides a description of the development of climate services within Toulouse Métropole, France. They are articulated around a automated weather station network for micro-climatology studies, in particular the analysis of air temperature of the urban canopy heat island. The first one decomposes the climate services based on observation networks into distinct objects attached to separate and interacting disciplinary fields. The approach is based on a classification of the bibliography and the work of the World Meteorological Organization on climate services. This part also explains the volontee to mobilize methods relating to participation and in particular co-construction with the purpose to bring work flow and dynamic. While the first axis presents a theoretical, methodological framework for action-research work, the second axis is intended to be its practical application. In other words the transformation of the different components of a climate service based on a measurment network into a technical solution deployed and operational according to international norms and standards. A focus is brought on the choice of measurement sites with the help of thematic maps and a mobile measurement campaign. The third axis, finally, proposes an analysis of the heat island of the Toulouse territory from the data measured by the network. The heat island is approached from the classic angle of the urban/rural dichotomy and according to optimal weather conditions at its formation. In a second step, the approach of weather types is mobilized to deepen the analyses according to various types of weather conditions. Finally, a finer spatial analysis is carried out using Local Climate Zones (LCZ) with a focus on the activity zones (LCZ 8)

Les écosystèmes jouent un rôle important dans les stratégies visant à faire face au changement climatique parce qu'ils s'attaquent à la fois à ses causes et à ses effets grâce à leurs services écosystémiques. Les écosystèmes agissent comme des filets de sécurité pour les communautés rurales et comme tampons contre les impacts climatique en fournissant des services d'approvisionnement (par exemple la nourriture et le bois) et des services de régulation (par exemple la régulation de l'eau et le contrôle de l'érosion). De plus, la séquestration du carbone par les écosystèmes contribue à atténuer le changement climatique. La gestion des terres affecte les services écosystémiques (SE) de diverses manières et, en raison de l’existence de compromis (« tradeoffs »), peut améliorer l'offre d'un SE au détriment des autres. Par exemple, la conversion des forêts à l'agriculture pour augmenter la production alimentaire peut dégrader la régulation de l'eau. Bien que les compromis soient reconnus, les connaissances sur la façon dont les changements dans la gestion des terres affectent les SE et leurs bénéficiaires sont encore limitées. Cette recherche vise à améliorer notre compréhension de la façon dont les changements dans la gestion des terres influent sur la résilience des communautés locales face aux aléas climatiques et sur la fourniture de SE aux niveaux régional et mondial. Nous avons combiné des méthodes multidisciplinaires et participatives pour analyser les changements dans la gestion des forêts et des arbres dans les réponses des communautés locales aux aléas climatiques. Dans quatre communautés rurales touchées par des inondations et des sécheresses dans des paysages forestiers tropicaux en Indonésie, nous avons inventorié les forêts, enquêté les ménages, discuté avec des groupes focaux et analysé des images satellite. Pour analyser comment les SE sont affectés par les changements dans la gestion des terres, nous avons développé un cadre conceptuel pour rendre compte des multiples contributions humaines dans la fourniture des SE. Les résultats ont montré comment les communautés ont utilisé les écosystèmes dans leurs réponses aux impacts climatiques et comment les changements dans la gestion des terres ont affecté la fourniture de SE. Dans les sites d'étude les moins forestiers, les communautés avaient les plus grands besoins de SE forestiers pour les aider à s'adapter à la sécheresse. Entre 5 et 45% des ménages ont rapporté au moins une stratégie d'adaptation basée sur des produits issus des forêts et des arbres, par exemple la récolte du bois ou la collecte des feuilles, du caoutchouc et des légumes sauvages. Plusieurs stratégies d'anticipation au niveau communautaire visaient à protéger ou à restaurer les forêts afin de réduire les impacts des sécheresses et des inondations sur le sol et l'eau. Les communautés n'étaient pas des bénéficiaires passifs des SE, mais ont contribué activement à leur fourniture de multiples façons. Elles ont géré les terres, mobilisé du capital humain ou manufacturé (par exemple les savoirs, les engrais), distribué les bénéfices et apprécié leur contribution au bien-être. Ces actions ont déterminé qui bénéficie des écosystèmes et comment. Les apports humains dans la fourniture des SE dépendaient de règles communautaires (par exemple, restrictions de coupe de bois ou taxes), du capital (par exemple moyens de transport ou d'irrigation), des valeurs (par exemple les perceptions de la dégradation de l'environnement) et des facteurs spatiaux (par exemple la localisation des habitations et des champs dans les zones sujettes aux catastrophes). Une meilleure compréhension des apports humains dans la fourniture des SE et des compromis entre services peut guider la conception de solutions basées sur les écosystèmes pour renforcer la résilience des populations locales aux risques climatiques tout en fournissant d'autres bénéfices globaux pour le développement durable
Ecosystems play an important role in strategies for facing climate change because they address both its causes and effects through the delivery of ecosystem services. Ecosystems act as safety nets for rural livelihoods and as buffers against damages by supplying provisioning services (e.g., food and timber) and regulating services (e.g., water regulation and erosion control). In addition, carbon sequestration by ecosystems contributes to mitigate climate change. Land management affects ecosystem services in diverse ways and, because of trade-offs, can enhance the supply of one ecosystem service of interest at the expense of others. For example, the conversion of forests to agriculture to increase food production may degrade water regulation. Although trade-offs are recognized, knowledge on how changes in land management affect ecosystem services and their beneficiaries is still limited. This research aims to increase our understanding of how land management changes impact the resilience of local communities to climate hazards and the provision of ecosystem services at regional and global level. We combined multi-disciplinary and participatory methods to analyze changes in the management of forests and trees in the responses of local communities to climate hazards. Across four rural communities affected by floods and droughts in tropical forest landscapes in Indonesia, we inventoried forests, surveyed households, discussed with focus groups, and analysed satellite images. To analyse how ecosystem services are affected by changes in land management, we developed a conceptual framework to account for the multiple human contributions in the delivery of ecosystem services. The findings showed how communities used ecosystems in their responses to climatic impacts and how changes in land management affected the supply of ecosystem services. In the study sites with least forests, communities had the highest needs for forest ecosystem services to help them adapt to drought. Between 5 and 45% of the households reported at least one coping strategy based on products from forests and trees, for example harvesting timber or collecting leaves, rubber, and wild vegetables. Several anticipatory strategies at the community level aimed to protect or restore forests to reduce the impacts of droughts and floods on soil and water. Communities were not passive beneficiaries of ecosystem services but actively contributed to their delivery in multiple ways. They managed land, mobilized human and human-made assets (e.g. skills, fertilizers), allocated benefits, and appreciated their contribution to well-being. Such actions determined who benefited from ecosystems and how. The human contributions in the delivery of ecosystem services depended on community rules (e.g. logging restrictions or taxes), assets (e.g. access to transportation or irrigation systems), values (e.g. perception of environmental degradation), and spatial factors (e.g., location of houses and crops in disaster prone areas). The land management strategies of local communities in response to climate hazards also affected the delivery of ecosystem services at regional and global scales, through changes in biodiversity, water regulation, and carbon sequestration. An improved understanding of human inputs and trade-offs in the delivery of ecosystem services can inform the design of sound ecosystem-based solutions for strengthening the resilience of local people to climate hazards while providing other global benefits for sustainable development

Afin de mieux comprendre et évaluer l'impact du changement climatique sur les stocks de carbone organique du sol (COS) et les flux de carbone, et en particulier la respiration hétérotrophe du sol (RS), il est nécessaire d'étudier la sensibilité de la RS à la température. Plusieurs études sur les facteurs contrôlant la dépendance de la RS à la température ont été faites antérieurement et montrent que la sensibilité de la RS à la température diminue avec la température. Ces études ont suggéré que cette diminution de sensibilité de la RS à la température était liée à la modification de la disponibilité en substrat. D'autres études ont suggéré que cette diminution est liée à l'adaptation de la communauté microbienne aux températures élevées. La sensibilité de la RS à la température est plus particulièrement critique dans les régions semi-arides, comme le Nord Ouest de la Tunisie où le stock de COS est faible. Il est nécessaire de connaître l'effet de la disponibilité en substrat sur la sensibilité de la RS à la température. Dans cette étude, les échantillons de sol ont été incubés pendant 28 jours après une période de 28 jours de pré-incubation. Les pré-incubations et incubations ont été réalisées à 20, 30, 40 et 50°C. Pour tester l'effet de la disponibilité en substrat sur la sensibilité de la RS à la température, du glucose a été ajouté au sol au début de la période d'incubation. L'analyse des résultats a montré que les températures élevées de pré-incubation réduisent la sensibilité de la RS à la température d'incubation. L'addition de glucose réduit l'effet de températures élevées de pré-incubation sur la réponse de la RS. Il apparaît ainsi que la diminution de la sensibilité de la RS après un mois de pré-incubation aux fortes températures est due à la diminution de la disponibilité en substrat. Elle semble aussi liée à une diminution de la biomasse microbienne. Puisque, le sol utilisé pour cette étude est un Cambi sol Calco-magnésimorphe, une deuxième expérimentation a été réalisée afin de déterminer la part de CO2 provenant des carbonates et la part de CO2 provenant du COS. Cette étude a été réalisée par des mesures des signatures isotopiques (δ13C) du COS, des carbonates et du CO2 émis. Après 28 jours d'incubation, 23±9% de CO2 provient des carbonates. Cette contribution est faible par rapport à la teneur initiale élevée de C-CaCO3 dans le sol (4,3%) et est indépendante de la température d'incubation. Cette étude a montré que la réduction de la sensibilité de la RS aux fortes températures est surtout liée à une réduction de la disponibilité en substrat organique et de la biomasse microbienne aux fortes températures
To better understand and assess the impact of climate change on the stocks of soil organic carbon (SOC) and carbon fluxes, and particularly heterotrophic soil respiration (SR), it is necessary to study the sensitivity of SR to temperature. Several studies have been achieved to improve the understanding of factors controlling the temperature dependence of SR and showed that the temperature sensitivity of SR decreases with temperature. These studies suggested that this decrease in temperature sensitivity of SR was related to change in substrate availability. Other studies presented microbial adaptation to warmed conditions. The temperature sensitivity of SR is especially critical in semi-arid regions, such as North West Tunisia, where the SOC stock is low. It is necessary to know the influence of substrate availability on the sensitivity of SR to temperature. In this study, soil samples were incubated for 28 days after a 28-day pre-incubation per iod. Pre-incubation and incubation were carried out at 20, 30, 40 and 50°C. To test the substrate availability effect on the temperature sensitivity of SR, glucose was added to soil at the beginning of the incubation period. Results showed that the highest pre-incubation temperature reduced the temperature sensitivity of SR during the subsequent incubation period. Glucose addition reduced the effect of high pre-incubation temperature on SR response. Thus, it appears that the observed decrease in SR sensitivity to temperature after one month pre-incubation at high temperature was due to a reduce in substrate availability and to a decrease in microbial biomass. Since the soil used in this study is a Calcari-Leptic Cambisol, a second experiment was also performed to determine the amount of CO2 from carbonates and the amount of CO2 from SOC. This study was carried out by measurements of the isotopic signatures (δ13C) of SOC, carbonates and emitted CO2. After 28 days of inc ubation, 23±9% of CO2 came from carbonates. This contribution was low compared to the high initial C-CaCO3 content in soil (4.3%), and it was independent to the incubation temperature. This study showed that reduce in the sensitivity of SR to high temperatures was probably due to a reduction in the substrate availability and to a decrease in microbial biomass

Ce mémoire d'HDR présente une recherche sur le changement climatique et les services écosystémiques, en particulier ceux des forêts tropicales. Les écosystèmes jouent un rôle important dans l'atténuation du changement climatique (limitation de l'accroissement des gaz à effet de serre dans l'atmosphère) par le biais de la séquestration du carbone. Ils contribuent aussi à l'adaptation de la société (réduction des effets néfastes du changement climatique), mais cette contribution est peu explorée. L'agriculture et les forêts sont fortement liées à l'atténuation et à l'adaptation, en raison de leurs émissions de gaz à effet de serre, leur vulnérabilité et leur place dans les moyens d'existence des populations rurales. Dans ces secteurs, des recherches sont nécessaires pour analyser comment atténuation et adaptation peuvent être mises en oeuvre en synergie, mais les arbitrages entre ces deux approches sont aussi à étudier. Le mémoire introduit le cadre conceptuel utilisé pour étudier les liens entre services écosystémiques et changement climatique (chapitre 2). Il présente l'évolution des questions de recherche sur l'évaluation des services et des instruments associés, comme le Mécanisme de Développement Propre (MDP), les Paiements pour Services Environnementaux (PSE) et les plans d'action nationaux pour l'adaptation (PANA) (chapitre 3). Des recherches conduites ces dernières années sont détaillées dans le chapitre 4, comme des études locales sur l'adaptation ou le développement d'approches pour cartographier les services écosystémiques et leurs relations et évaluer des instruments politiques. Les résultats incluent une analyse de la contribution des écosystèmes à l'adaptation de la société à travers six cas de figure (produits et communautés, arbres et agriculture, bassins versants forestiers, zones côtières, villes, climat régional). Le mémoire présente un projet de recherche sur les transitions de services écosystémiques, leurs moteurs et leurs effets sur la société dans un contexte de changement global (chapitre 5). Finalement le parcours du candidat à l'HDR est détaillé dans le chapitre 6.

Les changements environnementaux globaux (CEG) menacent les écosystèmes marins et les populations humaines qui en dépendent. Une recherche scientifique croissante tente d’évaluer les impacts des changements environnementaux sur les écosystèmes et les services écosystémiques, notamment pour guider les politiques publiques. Focalisée sur les systèmes socio-écologiques (SSE) des récifs coralliens, cette thèse analyse les approches proposées dans la littérature et conçoit de nouvelles méthodologies, évaluations et indicateurs pour guider la science et l’action publique. Nous montrons qu’une stratégie de recherche régionale doit prendre en compte la complexité et produire de meilleures projections des impacts des CEG sur les récifs coralliens et les services associés. Nous cartographions des indicateurs à l’échelle globale pour évaluer où la dépendance des sociétés aux récifs coralliens sera affectée par les menaces globales dues à un niveau de CO2 élevé. Nous analysons comment la science répond aux impacts des CEG sur les récifs coralliens et nous identifions des pistes pour la recherche. Enfin, nous opérationnalisons une facette de la vulnérabilité, la capacité d’adaptation écologique, pour servir d’outil pour évaluer l’effectivité des actions locales dans un contexte de CEG. Ce manuscrit contribue à des avancées théoriques et méthodologiques sur l’évaluation des impacts, de la vulnérabilité et de l’adaptation aux CEG. Il développe des approches interdisciplinaires pour l’étude des SSE et des services écosystémiques, ciblant les récifs coralliens comme étude de cas. Enfin, il analyse l’émergence d’un champ scientifique sur les solutions aux GEC pour les récifs coralliens
Global environmental change (GEC) in the ocean threatens marine ecosystems and the people who depend on them. A growing scientific effort is attempting to evaluate the impacts of environmental changes on ecosystems and ecosystem services and guide policy-making to respond to this global issue. Focusing on social-ecological systems of coral reefs, this thesis critically reviews the approaches put forward in the literature to understand gaps and to design new methodologies, assessments, and indicators to guide science and policy. Our findings show that a regionally targeted strategy of research should address complexity and provide more realistic projections about the impacts of GEC on coral reefs ecosystems and ecosystem services. We map global-scale indicators to understand where human dependence on coral reef ecosystems will be affected by globally-driven threats expected in a high-CO2 world. We then analyze how science is responding to the challenge posed by GEC on coral reefs and to identify gaps in research.Finally, we attempt to operationalize an overlooked component of vulnerability assessments, ecological adaptive capacity, to serve as a tool to help assess where local actions can be effective in the context of climate change. This manuscript contributes to theoretical and methodological advances to evaluate impacts, vulnerability and adaptation to GEC. It develops interdisciplinary approaches for the study of social-ecological systems and ecosystem services, targeting coral reefs as a case study. Finally, it synthesizes critically the emergence of a scientific field on solutions to GEC for coral reef social-ecological systems

Les départements franciliens de la Seine-Saint-Denis et du Val-de-Marne sont exposés au risque d'inondation pluviale urbaine. Ce risque pourrait s'aggraver en raison du changement climatique. Cette thèse propose une lecture sociologique et politique du risque d'inondation pluviale et du changement climatique afin de définir les spécificités des systèmes territoriaux de gestion du risque et le programme politique de l'adaptation au changement climatique. À partir de l'analyse des différents instruments politiques utilisés pour organiser la gestion du risque pluvial et l'adaptation au changement climatique, complétée par des entretiens réalisés avec les professionnels de la gestion urbaine de l'eau et de l’assainissement, les élus locaux et les habitants des zones inondables, cette étude propose de décrire et d'expliquer les pratiques organisées localement pour gérer le risque ainsi que leurs évolutions. Les évolutions à l'œuvre sur les territoires ne correspondent que partiellement à celles promues par la politique d'adaptation au climatique. Elles sont encadrées et contraintes par les ressources et les stratégies politiques des acteurs locaux. Ce travail met en exergue la dimension politique du programme de l'adaptation et des évolutions à l'œuvre au sein des collectivités locales en matière de gestion des risques. Il insiste sur les concepts d'énoncés politiques et d'interactions stratégiques pour étudier les politiques des risques
In Seine-Saint-Denis and Val-de-Marne (France) several cities are exposed to pluvial flooding. This situation could worsen with climate change. This research develops a social and political perspective of pluvial flooding and climate change risks, in order to define the specificities of local systems which manage pluvial flooding and the contents of the adaptation policy. From the analysis of different policy instruments used to organize pluvial flooding management and climate change adaptation, as well as interviews with urban water management professionals, local officials elected, and citizens who are living in floodable areas, this study describes the local practices and their evolutions. The current evolutions in local practices correspond only partially to those promoted by the climate change policy. The evolutions of risks management practices also depend on resources and political strategies of local stake holders. This work highlights the political program of climate change adaptation and the evolutions in risk management at the local scale. It emphasizes the concepts of policy statements and strategic interactions as keys to analyse risks policies

Les fonctions écologiques des milieux humides permettent de fournir des biens et services écologiques utiles à la société, dont plusieurs sont critiques à notre survie. Par contre, ces milieux humides subissent souvent de nombreuses perturbations anthropiques modifiant leur capacité à fournir ces biens et services écologiques. Incidemment, leurs fonctions écologiques sont dégradées. Elles représentent l’élément clef dans la démarche proposée pour évaluer l’état des milieux humides. Le projet a débuté par l’analyse des sites d’étude au Québec, soient les bassins versants des rivières Yamaska et Bécancour. Par la suite, les fonctions écologiques ont été sélectionnées (support d’habitats fauniques, régulation des débits de crues et rétention des sédiments) et caractérisées pour leur associer des indicateurs spatiaux mesurant leurs caractéristiques selon le développement durable. Une approche multiéchelle a été intégrée pour diviser le territoire lors de la cartographie des indicateurs spatiaux afin de poser un diagnostic (sous-bassin : niveau stratégique) et cibler l’intervention (microbassin : niveau tactique). L’approche multitemporelle a permis, ensuite, de cartographier ces indicateurs pour différents horizons temporels : la situation historique de 1984, l’état actuel de 2011 et deux scénarios de simulation en 2050, soient une vision pessimiste et optimiste quant à la gestion des milieux humides. Ces analyses spatiales ont été combinées pour proposer un outil d’aide à la décision permettant de cibler des secteurs problématiques. En considérant les trois fonctions écologiques, une tendance générale est constatée pour chaque bassin versant. C’est à l’ouest de la rivière Yamaska, près de Saint-Hyacinthe, et dans la portion est de la rivière Bécancour, autour de Thetford Mines, que les fonctions écologiques procurées par les milieux humides sont en déficit. De plus, les fonctions du support d’habitats fauniques et de régulation des débits de crues comportent le plus grand nombre de secteurs problématiques pour les bassins versants des rivières Yamaska et Bécancour, respectivement. Le développement d’indicateurs spatiaux selon des approches multiéchelle et multitemporelle a permis de proposer une solution innovante pour la gestion des bassins versants en tenant compte des fonctions écologiques procurées par les milieux humides. De plus, l’intégration de l’aspect de durabilité est un avantage considérable dans l’élaboration d’un outil d’aide à la décision pour les intervenants.

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L'adaptation au changement climatique est souvent considérée dans les politiques de développement. Dans ce contexte, on a besoin de comprendre les impacts du changement climatique et les effets possibles des mesures d'adaptation. En Mésoamérique, l'eau et la préservation de la biodiversité sont deux thèmes majeurs des politiques. Ce travail présente une évaluation des impacts du changement climatique sur les écosystèmes et leurs services hydrologiques, ainsi qu'une évaluation de l'efficacité comme mesure d'adaptation des écosystèmes, d'un réseau régional de corridors et d'aires protégées. Les impacts ont été évalué avec le calibrage, la validation et l'utilisation d'un modèle de transferts sols-végétation-atmosphère. Le modèle a été calibré puis il a été utilisé pour simuler des changements de végétation et d'hydrologie selon scénarios climatiques futurs. Nos résultats montrent une diminution générale du ruissellement et du LAI. Des tendances mixtes ont été trouvées pour l´evapotranspiration. L'évaluation des réseaux des aires de protection recourt à un modèle des automates cellulaires pour la dispersion des espèces selon scénarios climatiques et politiques de préservation environnementale. Nous trouvons que les changements de climat sont trop rapides pour les espèces à dispersion lente et que les corridors de biodiversité les plus utilisés pour la dispersion sont les plus étendus en superficie et ceux qui prolongent les aires protégées avec un gradient altitudinal. Nos résultats marquent les premières travaux pour la Mésoamérique sur les impacts du changement climatique et une évaluation des politiques de conservation.

Les prairies assurent différents services auprès de l'agriculture et de la société, dont les plus fondamentaux sont de produire le lait et la viande que nous consommons, mais également d'atténuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) en piégeant une partie du carbone atmosphérique dans leurs sols. L'anticipation des risques associés à la continuité de ces services, dans le contexte de changement climatique (CC) et démographique futur, est l'un des enjeux agricole et sociétal de demain. Dans ce cadre, cette thèse vise à i) modéliser les impacts du CC sur les services et le bilan de GES des prairies, en tenant compte de la variabilité climatique accrue prédite par les modèles climatiques, mais également ii) à fournir des pistes d'adaptations du système fourrager dans le cas de systèmes d'élevage bovin herbagers. Pour cela, nous avons développé les modules animal et végétal de PaSim afin, d'une part, de représenter de façon mécaniste les performances animales et les émissions de méthane entérique au pâturage et, d'autre part, de rendre compte des interactions de la diversité végétale avec le CC et la gestion des prairies. PaSim a ensuite été utilisé pour simuler, en 12 sites français, les impacts du CC sur des prairies mono ou plurispécifiques, dans différentes conditions pédoclimatiques et de gestion. Le modèle a été forcé par des scénarios climatiques à haute résolution couvrant la période 1950-2100 et issus de différents scénarios socio-économiques, modèles climatiques et méthodes de régionalisation / initialisation. Les conséquences du CC sont globalement assez favorables, hormis pour la production fourragère estivale et la restitution d'eaux aux nappes, pour lesquels les risques d'une diminution significative sont accrus. Les sites plus arides ne sont pas nécessairement ceux qui connaîtront la plus forte évolution négative, même si, en absolu, ils restent ceux présentant les déficits fourragers et hydriques les plus forts. De nouvelles opportunités pour la production fourragère s'offre aux saisons autres que l'été, laissant présager de changements saisonniers importants qui nécessiteront fatalement une adaptation des systèmes d'élevage de ruminants. Une étude de cas, centrée sur les bassins de production breton et du Massif Central, a permis de montrer que ces changements pourraient s'accompagner de modifications de la distribution de fourrages et de concentré en complément de l'herbe pâturée, avec parfois, une exclusion des troupeaux de la pâture l'été. Des systèmes fourragers offrant une certaine flexibilité face à l'aléa climatique pourraient permettre d'exploiter à son maximum l'herbe pâturée, avec des temps de pâturage plus longs et davantage de surfaces allouées au pâturage, et par conséquent des chargements plus élevés. Ces adaptations ne devraient pas nuire au bilan net de GES à l'échelle du système, exprimé par UGB jour. En revanche, afin de soutenir le potentiel de production, elles pourraient nécessiter un recours plus important à l'azote et, de fait, augmenter les pollutions azotées à l'échelle du système.

La modélisation dynamique des systèmes écologiques constitue une méthode incontournable pour comprendre,prédire et contrôler la dynamique des écosystèmes semi-naturels, qui fait intervenir des processuscomplexes. Le principal objectif de cette thèse est de développer un modèle permettant de simuler la dynamiqueà moyen terme de la végétation herbacée dans les prairies permanentes, en tenant compte à lafois de la productivité et de la biodiversité. Les prairies sont des réservoirs présentant une forte biodiversitévégétale, qui soutiennent de nombreux services écosystémiques. Sur le plan agricole, cette importantediversité contribue à la qualité de la production fourragère, et de plus, elle permet une plus grande résistancede la végétation face à des changements climatiques (réchauffement moyen, vagues de chaleur etde sécheresse).Pourtant, cette notion clé de biodiversité n’est que faiblement prise en considération dans la modélisationde l’écosystème prairial : elle est souvent absente ou alors présente sous une forme très simplifiée. Enréponse à ces considérations, ces travaux de thèse présentent la construction d’un modèle de successionbasé sur des processus, décrit par un système d’équations différentielles ordinaires, qui représente ladynamique de la végétation aérienne des prairies tempérées. Ce modèle intègre les principaux facteursécologiques impactant la croissance et la compétition des espèces herbacées, et peut s’ajuster à n’importequel niveau de diversité, par le choix du nombre et de l’identité des espèces initialement présentes dansl’assemblage. Ce formalisme mécaniste de modélisation nous permet alors d’analyser les relations qui lientdiversité, productivité et stabilité, en réponse à différentes conditions climatiques et différents modes degestion agricole.[...]Ces résultats soulignent alors le besoin de prendre en compte le rôle clé joué par la biodiversité dansles modèles de l’écosystème prairial, de par son impact sur le comportement des dynamiques simulées.De plus, pour rendre correctement compte des interactions au sein de la végétation, le nombre d’espècesconsidéré dans le modèle doit être suffisamment important. Enfin, nous comparons les simulations devégétation de ce modèle à des mesures issues de deux sites expérimentaux, la prairie de fauche d’Oensingen,et le pâturage de Laqueuille. Les résultats de ces comparaisons sont encourageants et soulignentla pertinence du choix et de la représentation des processus écologiques clés qui composent ce modèlemécaniste.Ce travail de thèse propose donc un modèle, en total adéquation avec les besoins actuels en terme demodélisation de l’écosystème prairial, qui permet de mieux comprendre la dynamique de la végétationherbacée et les interactions entre productivité, diversité et stabilité
Dynamic modelling of ecological systems is an essential method to understand, predict and control thedynamics of semi-natural ecosystems, which involves complex processes. The main objective of this PhDthesis is to develop a simulation model of the medium- and long-term dynamics of the herbaceous vegetationin permanent grasslands, taking into account both biodiversity and productivity. Grasslandecosystems are often hot spots of biodiversity, which contributes to the temporal stability of their services.On an agricultural perspective, this important biodiversity contributes to the forage quality, andbesides, it induces a higher ability of the vegetation cover to resist to different climatic scenarios (globalwarming, heat and drought waves).However, this key aspect of biodiversity is only poorly included in grassland models : often absent ofmodelling or included in a very simple form. Building on those considerations, this PhD work exposes thewriting of a process-based succession model, described by a system of Ordinary Differential Equationsthat simulates the aboveground vegetation dynamics of a temperate grassland. This model implementedthe main ecological factors involved in growth and competition processes of herbaceous species, and couldbe adjust to any level of diversity, by varying the number and the identity of species in the initial plantcommunity. This formalism of mechanistic models allows us to analyse relationships that link diversity,productivity and stability, in response to different climatic conditions and agricultural management.In mathematical grassland models, plant communities may be represented by a various number of statevariables, describing biomass compartments of some dominant species or plant functional types. The sizeof the initial species pool could have consequences on the outcome of the simulated ecosystem dynamicsin terms of grassland productivity, diversity, and stability. This choice could also influence the modelsensitivity to forcing parameters. To address these issues, we developed a method, based on sensitivityanalysis tools, to compare behaviour of alternative versions of the model that only differ by the identityand number of state variables describing the green biomass, here plant species. This method shows aninnovative aspect, by performing this model sensitivity analysis by using multivariate regression trees. Weassessed and compared the sensitivity of each instance of the model to key forcing parameters for climate,soil fertility, and defoliation disturbances. We established that the sensitivity to forcing parameters ofcommunity structure and species evenness differed markedly among alternative models, according tothe diversity level. We show a progressive shift from high importance of soil fertility (fertilisation level,mineralization rate) to high importance of defoliation (mowing frequency, grazing intensity) as the sizeof the species pool increased.These results highlight the need to take into account the role of species diversity to explain the behaviourof grassland models. Besides, to properly take into account those interactions in the grassland cover, theconsidered species pool size considered in the model needs to be high enough. Finally, we compare modelsimulations of the aboveground vegetation to measures from two experimental sites, the mowing grasslandof Oensingen, and the grazing grassland of Laqueuille. Results of these comparison are promising andhighlight the relevance of the choice and the representation of the different ecological processes includedin this mechanistic model.Thus, this PhD work offers a model, perfectly fitting with current needs on grassland modelling, whichcontribute to a better understanding of the herbaceous vegetation dynamics and interactions betweenproductivity, diversity and stability

Les départements franciliens de la Seine-Saint-Denis et du Val-de-Marne sont exposés au risque d'inondation pluviale urbaine. Ce risque pourrait s'aggraver en raison du changement climatique. Cette thèse propose une lecture sociologique et politique du risque d'inondation pluviale et du changement climatique afin de définir les spécificités des systèmes territoriaux de gestion du risque et le programme politique de l'adaptation au changement climatique. À partir de l'analyse des différents instruments politiques utilisés pour organiser la gestion du risque pluvial et l'adaptation au changement climatique, complétée par des entretiens réalisés avec les professionnels de la gestion urbaine de l'eau et de l'assainissement, les élus locaux et les habitants des zones inondables, cette étude propose de décrire et d'expliquer les pratiques organisées localement pour gérer le risque ainsi que leurs évolutions. Les évolutions à l'œuvre sur les territoires ne correspondent que partiellement à celles promues par la politique d'adaptation au climatique. Elles sont encadrées et contraintes par les ressources et les stratégies politiques des acteurs locaux. Ce travail met en exergue la dimension politique du programme de l'adaptation et des évolutions à l'œuvre au sein des collectivités locales en matière de gestion des risques. Il insiste sur les concepts d'énoncés politiques et d'interactions stratégiques pour étudier les politiques des risques

Réduire la déforestation dans les pays tropicaux est un des principaux défis pour la communauté internationale dans le cadre du processus de négociations de la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique (CCNUCC). En effet, la déforestation est la seconde source d'émissions de gaz à effets de serre, juste derrière les émissions industrielles. Depuis 2005, un nouvel instrument international pour réduire les émissions de carbone liées à la déforestation tropicale est en négociation à la CCNUCC. Ce mécanisme, appelé REDD+ (Réduction des Emissions liées à la Déforestation et Dégradation des forêts) repose sur un système de compensation financière des pays en développement pour leurs efforts en termes de déforestation évitée. Cependant, la mise en œuvre du mécanisme REDD+ à l'échelle nationale et internationale soulève de nombreux problèmes méthodologiques et rencontre de nombreux obstacles. Le but de la thèse est double. Dans une première partie, une description et une analyse du mécanisme REDD+ est réalisée. Dans une deuxième partie, de nouvelles perspectives concernant le design du mécanisme REDD+ et sur sa mise en œuvre sont offertes, en se basant sur trois essais rédigés en format article. Le premier essai propose un modèle de théorie des jeux reflétant le processus de négociation Nord-Sud du mécanisme REDD. Il étudie les conditions régissant le partage de fonds entre les pays en développement et leurs impacts sur l'efficacité du système d'incitations. Le deuxième essai utilise un modèle en économétrie de panel pour différencier des comportements nationaux de déforestation selon la dotation relative en forêts de chaque pays. Le troisième essai s'intéresse à la mise en œuvre du mécanisme REDD+, en comparant les résultats de deux programmes de paiement pour services environnementaux pour deux types de gouvernements. Le modèle développé dans cet essai est ensuite testé dans le contexte de la déforestation en Indonésie, grâce à une base de données fournie par l'ONG Conservation International
Curbing deforestation in tropical countries is one of the main current challenges for international community in the United Nations Framework Convention on Climate Change. Indeed, deforestation is the second leading cause of greenhouse gas emissions just behind industrial emissions. Since 2005, a new instrument to slow down CO2 emissions from tropical deforestation is under negotiations at the UNFCCC. This mechanism, called REDD+ (for Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation) is supported by a simple principle: it consists to reward developing countries for their efforts to avoid deforestation. However, the national and international implementations of REDD+ raise lot of methodological questions and meet several hurdles. The aims of the thesis are twofold. First, it proposes a description and an analysis of the REDD+ mechanism. Second, it is composed by three essays, which raise some questions about REDD+ design and implementation, in order to offer new perspectives on this mechanism. The first essay develops a game-theoretic bargaining model, simulating the on-going negotiation process over the REDD+ mechanism. It shows that the conditions under which developing countries are left to bargain over the allocation of the global forest fund may lead to an ineffective system of incentives. The second essay used a panel data analysis to reveal contrasted deforestation behaviors of tropical countries according to their relative endowment in forest cover. The aim of the third essay offered an illustration of REDD+ implementation, comparing the outcomes in terms of avoided deforestation and utility of two payments for environmental services designs for two types of governments. The model developed in this article is applied in the Indonesian context of deforestation, thanks to a database supplied by the NGO Conservation International

L’agriculture se situe au carrefour des stratégies d’atténuation et d’adaptation, en particulier dans les régions tropicales. Les efforts d’atténuation pour limiter l’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère et les mesures d’adaptation visant à au moins maintenir les rendements et les revenus agricoles face au changement climatique contribueront à éradiquer l’extrême pauvreté et la faim. Cette thèse explore l'adoption de technologies climato-intelligentes par les petits exploitants du Costa Rica dans les deux principaux systèmes agricoles du pays, à savoir les plantations de café et les systèmes extensifs d'élevage de bétail. Je présente les résultats de trois études qui utilisent des données originales pour étudier les possibilités et les défis liés à l’extension de l’agroforesterie et du sylvopastoralisme.Les obstacles potentiels à l’adoption de technologies par les ménages ruraux dans les pays en développement sont décrits dans l’introduction. Dans le premier chapitre, un modèle représentatif d'allocation des terres entre les technologies de production des exploitations de café est utilisé pour explorer le compromis entre l'adoption de l'agroforesterie - une option bien documentée pour l'atténuation et l'adaptation - et la gestion des risques de marché. Basé sur une expérience de choix menée avec 207 agriculteurs, le chapitre 2 évalue la volonté des producteurs de café d'adopter diverses stratégies basées sur l'agroforesterie, sous différents types d’incitation. Le chapitre 3 évalue l'efficacité d'un programme national de partage des coûts favorisant l'adoption de paquets technologiques compatibles avec l'intensification fondée sur le sylvopastoralisme chez les éleveurs de bovins. Il fournit des estimations de l'impact de la participation au programme sur l'adoption des technologies et sur l’utilisation des terres. Dans l'ensemble, les résultats de ces études suggèrent que l'adoption de l'agroforesterie et du sylvopastoralisme est coûteuse et peut être ralentie en raison des frictions du marché. L’intervention publique par le biais d'incitations économiques peut en réponse être efficace afin d’encourager les petits exploitants à adopter ces technologies. Le choix de la technologie à promouvoir se révèle crucial pour l’efficience de ces interventions, soulignant la pertinence des études proposées
Smallholding agriculture lies at the crossroads of mitigation and adaptation strategies. Both mitigation efforts to limit the atmospheric accumulation of greehouse gases and adaptation measures that aim to at least maintain agricultural yields and incomes in the face of climate change will be instrumental in eradicating extreme poverty and hunger. This dissertation explores the adoption of climate-smart technologies by Costa Rican smallholders in the two main farming systems of the country, namely high-quality coffee plantations and extensive cattle-ranching farms. I present the resultsof three studies that use primary data to investigate opportunities and challenges for scaling-up agroforestry and silvopastoralism. Potential barriers that put strain on technology adoption by rural households in the developing world are outlined in the introduction. In the first Chapter, a representative coffee farm model of land allocation between production technologies is used to explore the tradeoff between adopting coffee agroforestry - a well-documented option for both mitigation and adaptation - and dealing with market risks. Based on a Choice Experiment conducted with 207 farmers, Chapter 2 assesses the willingness of coffee farmers to adopt various agroforestry-based strategies, under various types of support. Chapter 3 evaluates the effectiveness of a national cost-share program promoting the adoption of technological packages consistent with silvopastoralism-based intensification among cattle ranchers. It provides estimates of the impact of participating into the program on both the technology adoption and the land use patterns. Overall, the results of these studies suggest that the adoption of agroforestry and silvopastoralism is costly and can be slowed down due to market frictions. Public interventions can in turn be effective in encouraging smallholders to adopt these technologies through economic incentives. The choice of the technology to be promoted is found to be crucial for the cost-efficiency of such interventions, stressing the relevance of the research conducted

Le sol est la couche supérieure de l’écorce terrestre, la surface plane qui s’étire d’un horizon à un autre. Il est la terre que l’on laboure, le sable que l’on égraine, base que l’on piétine, point d’attache des hommes à un territoire : jardin, région ou Etat. Les sols, ces écosystèmes fragiles aux multiples fonctions, à l’origine de tout autant de services écologiques, sont les garants de la qualité de l’environnement. Le droit a intégré diverses conceptions de la notion de la qualité des sols. Mais loin de constituer un statut de protection, cette intégration éparse est indifférente, a priori, leurs qualités environnementales. Or, les sols sont une ressource finie et leur utilisation irraisonnée conduit à leur dégradation, souvent irréversible, et à leur raréfaction. Progressivement, le droit s’est enrichi d’éléments relatifs à la multifonctionnalité des sols, intégrant des pratiques garantissant leur utilisation durable ou organisant de façon cohérente leur affectation. Cette approche utilitariste de la qualité des sols s’avère sélective et demeure concentrée sur la préservation des services écologiques directement bénéfiques à l’homme, dont celui de production des matières premières alimentaires, au détriment des services indirects ou déterritorialisés, tel que celui de stockage de carbone. Cette approche est toutefois complétée par l’émergence d’une conception objectiviste de la qualité, qui révèle les propensions du droit à protéger la valeur intrinsèque des sols
The soil is the upper layer of the earth’s crust, the plan surface that stretches from one horizon to the other. It is the crop lands, the scattering sand, the ground we trample on, the link between men and their territory: garden, region, state. The soils, those fragile and multifunctional ecosystems, provide many ecological services and guarantee the environmental quality. The law contains several conceptions of the notion of soils quality. But, far from constituting a protection status, this integration ignores, a priori, their environmental qualities. However, the soils are a finite resource and their non-sustainable use leads to their degradation, often irreversible, and to their growing scarcity. Progressively, the law added elements of soils multifonctionality, integrating sustainable practices. This utilitarian approach of soil quality proves to be selective and remains focused on the preservation of a small part of all the ecological services: the ones that men directly need, like food production and ignores the indirect ones like carbon storage. Nevertheless, this approach is complemented by the raising of an objectivist conception of quality, which reveals the propensity of the law to take into account the intrinsic value of soils