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We first recall fundamentals of elementary climate physics: solar con- stant, radiative balance, greenhouse effect, astronomical parameters of the climate (theory of Milankovitch). Without disputing the analyzes of climatologists and the famous Keeling curve revealing in an indisputable way the increase in CO2 in the atmosphere since the industrial revolution, we nevertheless insist on the main con- tributor to the greenhouse effect which is, as we know, water vapor. Faced with the difficulties that there will be in imposing zero-carbon policies everywhere in theworld (and especially in developing countries), we show that it would perhaps be in our interest to act on soil drought, which amounts, in fact, to being interested in the clouds. The decrease in cloud cover, due to a lack of water fixation in the soil, in fact increases the general temperature and therefore the greenhouse effect. Acting on CO2 will always have, in this context, much less effect than acting on water vapor, even indirectly. Despite the difficulty of making this action sustainable, due to the balance of atmospheric water vapor and the oceans, it would be in our interest not to neglect this path and also possibly increase forest cover for this purpose, given the problems of setting up zero-carbon policy on a global scale. In desperation, one can also consider protecting the Earth with an artificial dust cloud.; Nous rappelons d'abord des éléments de physique élémentaire : constante solaire, bilan radiatif, effet de serre, paramètres astronomiques du climat (théorie de Milankovitch). Sans remettre en cause les analyses des climatologues et la fameuse courbe de Keeling révélant, de manière incontestable, l'augmentation du CO 2 dans l'atmosphère depuis la révolution industrielle, nous insistons cependant sur la principale contributrice de l'effet de serre qui est, comme on sait, la vapeur d'eau. Face aux difficultés qu'il y aura à imposer des politiques zéro-carbone partout dans le monde (et surtout aux pays en voie de développement), nous montrons qu'on aurait peutêtre intérêt à agir sur la sécheresse des sols, ce qui revient, en fait, à s'intéresser aux nuages. La diminution de la couverture nuageuse, du fait d'un défaut de fixation de l'eau dans les sols, augmente en effet la température générale et donc l'effet de serre. Agir sur le CO 2 aura toujours, dans ce contexte, beaucoup moins d'effet qu'agir sur la vapeur d'eau, fût-ce de façon indirecte. Malgré la difficulté qu'il y a à rendre cette action durable, du fait de l'équilibre de la vapeur d'eau atmosphérique et des océans, on aurait intérêt à ne pas négliger cette voie, compte tenu des problèmes de mise en place d'une politique zéro-carbone à l'échelle mondiale. En désespoir de cause, on peut aussi envisager de protéger la Terre par un nuage de poussière artificiel.

Les gaz anesthésiques, en particulier le desflurane et le sévoflurane, sont des gaz à effet de serre à fort impact sur la pollution atmosphérique. Des dispositifs de récupération et de retraitement commencent à apparaître sur le marché, permettant leur réutilisation dans certains pays (Autriche, Allemagne, mais pas en France). En France, seul le système ContrafluranTM de Baxter/Zeosys Medical est disponible. Ce système permet le recyclage des deux gaz anesthésiques et des composants de la cartouche à des coûts de fonctionnement inférieurs au mode actuel de simple élimination. L’installation de ce système nécessite une contractualisation entre le fournisseur, le fabricant des respirateurs et l’établissement de santé, avec l’appui technique du service biomédical de ce dernier. Son utilisation nécessite une adaptation des pratiques, notamment quant à l’utilisation d’isoflurane et de protoxyde d’azote. Il reste à préciser le rendement effectif du système, tant en termes de récupération des gaz anesthésiques que de réduction de l’effet de serre et d’économie. Un effort industriel et réglementaire à l’échelle européenne est nécessaire, notamment pour pouvoir réutiliser les gaz récupérés et traités à cette fin.

CETRA 2020, 6th International Conference on Road and Rail Infrastructure - Online, Pula, CROATIE, 20-/05/2021 - 21/05/2021; Energy consumed by road vehicles has a high impact on climate changes; indeed this energy use accounts for 23% of total energy-related Green House Gases (GHG) emissions of 2014 global GHG emissions. GHG emissions are growing constantly year after year, in spite of global objectives (COP) and researches on vehicle efficiency and modal shift. The contribution of the infrastructure to lower this energy is less studied, since it is often seen as immuable or too costly. This paper aims to demonstrate that simple and low-cost solutions exist for that purpose. Particularly a methodology has been developed, based on an optimization of the speed layout over an itinerary in order to improve the eco-driving potential of a given road infrastructure. The key point of this work is that inconsistency often exists between vehicle dynamics, road longitudinal profile and changes in regulation speeds. These changes in speed are defining the speed-sectioning of a route, and an optimization of this speed-sectioning can be easily carried out while displacing or modifying speed signs. The objective of this study is to build an optimized speed sectioning which minimizes the fuel consumption for realistic traffic and various driver behaviours, while maintaining the required safety levels. A progressive optimization loop has been worked out with a Python script including an embedded microscopic road traffic simulator. As a result an optimized speed-sectioning is leading to a gain of 227 ml for 60 minutes of simulated flow of 100 veh/h/lane, for a modification of a single speed changing point. The overall benefits are reduced energy consumption, air pollution and noise which otherwise would have been produced by braking. This work brings an effective optimization tool for road managers and its practical application is passive and inexpensive. This methodology is suitable for rural and urbanized territories and easily adaptable to any type of traffic in various countries. In perspectives, the optimization process could be extended to a full road route and to a wide range of different speed-sectioning layouts.

Die Rolle, die anthropogenem Kohlendioxid (CO2) bei der globalen Erwärmung und dem Klimawandel zugeschrieben wird, ist verwirrend. Gewächshaus-Experten sagen voraus, dass Änderungen des Meeresspiegels und der Lufttemperatur, die heute noch sehr gering sind, in ferner Zukunft erheblich zunehmen werden. Andererseits ist das Schmelzen des Eises bereits dramatisch. Treibhausgase, insbesondere CO2, sollen verantwortlich sein, erklären aber nicht die Dominanz des schmelzenden Eises. Dennoch wird allgemein die Reduzierung fossiler CO2-Quellen empfohlen. Eine Korrelation zwischen dem Schmelzen des Eises und anthropogenen Wärmefreisetzungen wurde kürzlich auf der Grundlage gut identifizierter chemischer und physikalischer Grundlagen vorgeschlagen. Um diesen ursprünglichen Ansatz zu vertiefen, vergleicht dieser Beitrag das Management der auf der Erde absorbierten Sonnenwärme mit dem thermodynamischen Zyklus zur Steuerung der Temperatur in Kühlschränken. Die Diskussion zeigt, dass absorbierte Sonnenwärme und anthropogene Wärme auf die gleiche Weise mit Wasser als Kältemittel verwaltet werden. Es wird auch gezeigt, dass bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen eine große Menge neuen Wassers freigesetzt wird. Dieses zusätzliche Wasser bleibt jedoch im Vergleich zu dem Wasser, das aus der Jahr für Jahr angesammelten Eisschmelze entsteht, gering. Im letzten Teil wird vorgeschlagen, die Bewertung des Wärmezyklus vom Ursprung bis zur Nutzung als Mittel zum Vergleich der verschiedenen Energiequellen bei der Suche nach Mitteln zur Minimierung der Freisetzung anthropogener Wärme zu verwenden. Wasser könnte eine erneuerbare Energiequelle sein, wenn der Strom, der zur Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse benötigt wird, in großem Maßstab mit einem besseren Wärmezyklus und Lebenszyklus als herkömmliche Quellen geliefert werden kann.; The role of anthropogenic carbon dioxide (CO2) in global warming and climate change is confusing. Experts in greenhouse effects predict that changes in ocean level and atmospheric temperature, which are still presently very small, will increase considerably in distant future. On the other hand, the melting of ices is already dramatic. Greenhouse gases, in particular CO2, are said responsible but do not explain the dominance of ice melting. Nevertheless, the reduction of fossil sources of CO2 is universally recommended. A correlation between ice melting and anthropogenic heat releases was recently proposed on the basis of well-identified chemical and physical fundamentals. To further investigate this original approach, the present contribution compares the management of the fraction of solar heat absorbed on Earth to the thermodynamic cycle used to control the temperature in refrigerators. The discussion shows that absorbed solar heat and anthropogenic heat are managed similarly using water as refrigerant. It is also shown that the combustion of hydrocarbons releases a huge amount of new water on Earth. However, this extra water remains minor compared to the water issued from the ices melt cumulated year by year. The last part proposes to use heat-cycle assessment from cradle to grave as means to compare different energy sources in the search for ways to minimize anthropogenic heat release. Water electrolysis could be a climate- and environment-friendly source of renewable hydrogen-based energy if the required electricity to generate hydrogen can be produced on a large scale with better heat-cycle and life-cycle than traditional sources.; Le rôle attribué au dioxyde de carbone anthropique (CO 2) dans le réchauffement climatique et le changement climatique prête à confusion. Les experts des effets de serre prédisent que les changements du niveau des océans et de la température atmosphérique, qui sont encore très faibles actuellement, augmenteront considérablement dans un avenir lointain. En revanche, la fonte des glaces est d'ores et déjà dramatique. Les gaz à effet de serre, en particulier CO 2 , sont dits responsables mais n'expliquent pas la dominance de la fonte des glaces. Néanmoins, la réduction des sources fossiles de CO 2 est universellement recommandée. Une corrélation entre la fonte des glaces et les dégagements de chaleur anthropiques a été récemment proposée sur la base de principes fondamentaux chimiques et physiques bien identifiés. Pour approfondir cette approche originale, la présente contribution compare la gestion de la chaleur solaire absorbée sur Terre au cycle thermodynamique utilisé pour contrôler la température dans les réfrigérateurs. La discussion montre que la chaleur solaire absorbée et la chaleur anthropique sont gérées de la même manière en utilisant l'eau comme réfrigérant. Il est également montré que la combustion d'hydrocarbures libère une énorme quantité d'eau nouvelle. Cependant, cette eau supplémentaire reste mineure par rapport à l'eau issue de la fonte des glaces cumulée année après année. La dernière partie propose d'utiliser l'évaluation du cycle thermique de l'origine à l'exploitation comme moyen de comparer les différentes sources d'énergie dans la recherche de moyens pour minimiser les rejets de chaleur anthropique. L'eau pourrait être une source d'énergie renouvelable si l'électricité requise pour produire de l'hydrogène par électrolyse peut être fournie à grande échelle avec un cycle thermique et un cycle de vie meilleurs que ceux des sources traditionnelles.

TIS Roma 2019, AIIT 2nd International Congress on Transport Infrastructure and Systems in a changing world, ROME, ITALIE, 23-/09/2019 - 24/09/2019; Efforts to limit climate change should concern the transportation sector which is responsible for roughly a quarter of greenhouse gas emissions. Aside from vehicle's technical progress and driver eco-driving awareness, road infrastructure has a role to play in this environmental aim. At the project stage, the design of roads can avoid energy losses linked to marked ramps, but afterwards, during the use phase, road management can be a lever too. In this use phase framework, our paper is focused on energy saving that can be achieved by managing speed sectioning. The key point is to ensure consistency between vehicle dynamics, road longitudinal profile and speed policy. Indeed, eco-driving could be impeded if a limiting speed sign is encountered on a steep slope or in a sharp turn. In such a situation the speed sign will be qualified as misplaced. Mechanical braking has then to be used instead of simple natural deceleration. In 2018 the French government lowered authorized speed on secondary roads, from 90 to 80 km/h, with road safety as the primary motivation. In order to assess energy impact of speed-sectioning for these two speed limits, experiments have been carried out in four experimental sites. Furthermore criterion and dissipated energy computation have been developed. The developed energy computation yields to determine the expected fuel economy for the entire traffic over a day on a selected route or network. As a result, over consumption for a misplaced speed sign can reach up to 40 liters of fuel per day with an approaching speed of 80 km/h and 50 liters of fuel per day with an approaching speed of 90 km/h according to traffic data. Significant energy savings could therefore be achieved by sign placement optimization.

L’initiative "4 ‰ sur les sols pour la sécurité alimentaire et le climat", lancée par la France à l’occasion de la Conférence de Paris sur le climat (COP-21), propose d’augmenter chaque année d’un quatre millième le stock de carbone présent dans tous les sols du monde. Ce chiffre résulte d’un calcul initial simple, considérant que l’ensemble des émissions annuelles de CO2 dues aux activités humaines représente actuellement, au niveau mondial, l’équivalent d’un quatre millième du stock de carbone (C) des sols de la planète (environ 2 400 gigatonnes de C). Un stockage annuel de 4 pour 1000 (4‰) sur toute la profondeur du sol compenserait alors l’ensemble de ces émissions. Cet objectif initial a été corrigé ultérieurement en considérant une cible de stockage annuel de 4‰ sur le seul horizon de surface (0-30 cm) des sols mondiaux.A la demande de l’ADEME et du Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation, l’INRA a conduit une étude, centrée sur la France métropolitaine, visant à estimer le potentiel de stockage de carbone des sols agricoles et forestiers, en identifiant les pratiques qui permettraient d’accroître leur teneur en carbone organique et in fine à évaluer la contribution potentielle de ce levier à l’objectif de réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre.

L’initiative "4 ‰ sur les sols pour la sécurité alimentaire et le climat", lancée par la France à l’occasion de la Conférence de Paris sur le climat (COP-21), propose d’augmenter chaque année d’un quatre millième le stock de carbone présent dans tous les sols du monde. Ce chiffre résulte d’un calcul initial simple, considérant que l’ensemble des émissions annuelles de CO2 dues aux activités humaines représente actuellement, au niveau mondial, l’équivalent d’un quatre millième du stock de carbone (C) des sols de la planète (environ 2 400 gigatonnes de C). Un stockage annuel de 4 pour 1000 (4‰) sur toute la profondeur du sol compenserait alors l’ensemble de ces émissions. Cet objectif initial a été corrigé ultérieurement en considérant une cible de stockage annuel de 4‰ sur le seul horizon de surface (0-30 cm) des sols mondiaux.A la demande de l’ADEME et du Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation, l’INRA a conduit une étude, centrée sur la France métropolitaine, visant à estimer le potentiel de stockage de carbone des sols agricoles et forestiers, en identifiant les pratiques qui permettraient d’accroître leur teneur en carbone organique et in fine à évaluer la contribution potentielle de ce levier à l’objectif de réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre.

Cities are going to welcome in the next years more than 68% of the world population. Public institutions began an urban statutory context which imposes objectives on energy performance, but also functional and social mixing, reversibility of spaces and ecological continuum. A dynamics is then set up, developing the approach of operational actors who have to complete their skill to bring urban and environmental sustainable answers. Through the European “GROOF” research project of implementation of productive greenhouse on rooftop of building, this thesis of Master's degree aims at studying the agentivity of the actors involved in this type of innovative project, vectors and process leading to its realization and its socioeconomic integration. Having defined the mixed object "greenhouse on roof ", its functioning then its location, classification of the actors by sector has been realized; then, three spheres of research allowed to pose the dynamic criteria of analysis: the European project, the normative context and the reality context (interviews). If the downward dynamics countered obvious by the application of the texts of laws, the ascending dynamics is more confused.; Les villes vont accueillir dans les prochaines années plus de 68% de la population mondiale. Les institutions publiques ont amorcé un contexte règlementaire urbain qui impose des objectifs de performance énergétique, mais aussi de mixité fonctionnelle et sociale, de réversibilité des espaces et de continuum écologique. Une dynamique se met alors en place, faisant évoluer les acteurs opérationnels qui doivent compléter leur compétence afin d’apporter des réponses urbaines et environnementales durables. En prenant appui sur le projet de recherche européen « GROOF » de mise en oeuvre de serre productive en toiture d’immeuble, cette thèse de Master vise à étudier l’agentivité des acteurs impliqués dans ce type de projet innovant, les vecteurs et le processus conduisant à sa réalisation et son intégration socio-économique. Après avoir défini l’objet mixte « serre en toiture », son fonctionnement puis son insertion, une identification des acteurs par secteur a été réalisée. Puis, trois sphères de recherche ont permis de poser les critères d’analyse dynamiques : le contexte du projet européen, le contexte normatif et le contexte terrain (interviews). Si la dynamique descendante parait évidente par l’application des textes de lois, la dynamique ascendante est plus confuse.

Global warming is arguably one of the most pressing sci-entific issues of the last decades since it impinges directly on societal, economic, and environmental aspects of the world we live in. The fundamentals of the science under-lying the forecasting of climate, and anthropogenic climate change, have been published and debated long before making headlines. In fact, the foundation of our understand-ing about the so-called “greenhouse effect” in relation to the earth's surface temperature is almost two centuries old. The greenhouse effect refers to the radiative process by which a planet's atmosphere warms the surface to a tempera-ture above what it would be without it. The sensitivity of the earth's climate system to changes in atmospheric carbon di-oxide (CO2) was estimated at the end of the nineteenth cen-tury with an earlier allusion to a greenhouse effect credited to the French physicist Fourier. The rise of the atmospheric CO2 concentration was discovered about fifty years ago and the compelling evidence of anthropogenic climate change to global warming stated in the IPCC (2014) report.The purpose of this short communication is to briefly over-view some of the fundamentals behind the natural and an-thropogenic greenhouse effect. Some values to quantify the magnitude of the natural and anthropogenic forcings using a simple but physically-based climate model are provided, and conclude with a short acknowledgement of the contri-butions of the first scientists whose pioneering and seminal works aspired to develop comprehensive numerical models to understand and forecast global warming and its conse-quences.

Cette recherche, réponse à l’appel à proposition « Évaluation des immeubles à ‘cour couverte’ » lancée par le PUCA en 2016, s’attache à évaluer le bâtiment “D” de l’îlot Achard-Blanqui-Estrangers à Bordeaux conçu par l’agence ANMA, livré en 2015, aussi appelé Origin Nativ. Opération que nous mettons en résonance avec une opération livrée en 1984 par Christian Devillers et l’AUA à Saint-Étienne.Celui des logiques de conception qui irriguent l’expérimentation. Quelles sont les “compensations” offertes par l’architecte pour avoir le droit de déroger à une réglementation ? Quelles sont les incidences du processus d’expérimentation sur la conception du projet ? Les expérimentations plus anciennes (phalanstère au XIXe ; opérations des années 1970-1980) sont-elles mobilisées comme référence ? Création et stratification des savoirs sont-ils compatibles ?Celui des enjeux et des conditions de l’expérimentation dans le logement collectif. Les opérations antérieures relevaient du logement social. Aujourd’hui, l’opération choisie à Bordeaux relève de la promotion privée : est-ce un élément prépondérant dans la réception, la représentation, les pratiques et usages de cette architecture par ses habitants ? La complexité des opérations de logements et la multiplicité des interférences laissent-elles plus de marge / de jeu à l’imprévu, à l’inattendu, et cela des intentions d’origine jusqu’au temps de l’évaluation ? Les qualités d’habiter et le “climat” peuvent-ils être appréhendés à travers la seule réflexion sur l’innovation technique ?Cette évaluation qualitative porte un regard à la fois trans-scalaire et diachronique sur l’opération étudiée et sur ses différents contextes. Ceci implique de multiplier les modes d’enquête de terrain (analyse architecturale, analyse documentaire, entretiens et observations, relevés habités, photos, parcours commentés) et de croiser des compétences d’enseignants-chercheurs de différentes disciplines : sociologues, architectes (champs TPCAU et STA). Le protocole proposé tient ainsi compte des acteurs et de leurs pratiques des espaces habités, des formes spatiales et des modes de représentation mais aussi des ambiances et du confort.Cette recherche est menée en partenariat et en collaboration avec une équipe de l’ENSA-Paris Belleville/IPRAUS, qui travaille pour sa part sur une opération dans la périphérie de Rennes, à Chantepie, conçue par l’agence Hauvette et associés / Atelier Champenois.

Qu'est ce que l'effet de serre ? Le rôle de l'homme sur le climat est-il détectable et comment ? Comment mesure-t-on la fonte de la banquise, le recul des glaciers de montagne ou bien encore l'élévation du niveau de la mer ? Comment les chercheurs font-ils pour modéliser un système aussi complexe que la planète terre ? Quelles données permettent de décrire et modéliser les climats passés ? Comment s'y prend-on pour prévoir l'évolution à venir du climat ? À l'écart de la polémique médiatique, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri ont mobilisé plus d'une centaine de contributeurs qui livrent ici un panorama large des méthodes et outils mis en oeuvre pour étudier notre climat et son avenir. Ils montrent que, pour résoudre cette question extraordinairement complexe, une approche pluridisciplinaire est plus que jamais nécessaire, à la croisée de l'expérimentation, de l'observation, de la simulation et de la théorie. Un livre majeur.

WCPAM2017 - World Conference on Pavement and Asset Management, MILAN, ITALIE, 12-/06/2017 - 16/06/2017; The increasing awareness of the contribution of the pavement management activities to the greenhouse gas emissions (GHG) requires highway agencies to incorporate environmental considerations into the framework of their Optimization-based Pavement Management Systems (PMS). Multi-objective optimization has been identified as an effective technique to consider the economic and environmental burdens associated with the pavement management problems from a multi-criteria perspective. However, the majority of the current PMS still relies on single-objective optimization (SOO) approaches. At the same time, there has been a growing trend to implement regulatory policies that incorporate a price on GHG emissions in an effort to reduce the dangers of climate change. This new paradigm allows the environmental goals to be considered along with the traditional economic objectives in a SOO analysis. In light of this fact, one aspect worthy of scrutiny is how the pavement maintenance decision-making context might be influenced by the solutions provided by these two distinct optimization approaches. This paper aims to explore this question by applying both optimization approaches to a case study consisting of determining the optimal maintenance and rehabilitation strategy for a one-way flexible pavement section of a typical Interstate highway in Virginia, USA. Multiple single- and tri-objective optimization analysis considering accordingly agency costs, road user costs and GHG emissions were conducted based on a genetic algorithm.

Current practice adopted by highway agencies with regards to pavement management, has mostly consisted of employing life cycle costs analysis (LCCA) systems to evaluate the overall long-term economic efficiency of competing pavement design and maintenance and rehabilitation (M&R) activities alternatives. This way of supporting the decision-making process as it relates to pavement management, in which little or no importance is given to environmental considerations, suggests the need for pavement management decision-support systems (DSS), which, by integrating multi-disciplinary and complementary pavement life cycle modelling approaches, enable the decision makers (DMs) to properly account for, consider and assess the lifetime impacts of their decisions and practices regarding sustainability goals and targets. This only can be achieved by employing techniques and tools provided with a comprehensive and wide-scoped cradle-to-grave capacity of analysis. To address this multifaceted problem, this paper presents a comprehensive and modular multi-objective optimization (MOO)-based pavement management DSS which comprises three main components: (1) a MOO module; (2) a comprehensive and integrated pavement life cycle costs - life cycle assessment (LCC-LCA) module that covers the whole life cycle of the pavement; and (3) a decision-support module. The potential of the proposed DSS is illustrated with one case study consisting of determining the optimal M&R strategy for a one-way flexible pavement section of a typical Interstate highway in Virginia, USA, which yields the best trade-off between the following three often conflicting objectives: (1) minimization of the present value (PV) of the total life cycle highway agency costs (LCHAC); (2) minimization of the PV of the life cycle road user costs (LCRUC); and (3) minimization of the life cycle greenhouse gas emissions (LCGHG). In comparison to the traditional maintenance strategy, the proposed DSS suggest a maintenance plan that reduces LCHAC by 15%, LCRUC by 28% and LCGHG by 26%.

Climate-smart approaches have gained momentum in tropical, agricultural development. However, to date, few studies have examined whole-farm greenhouse gas (GHG) balances in smallholder crop-livestock systems. This study aimed to quantify GHG balances at farm-scale, identify GHG hotspots and assess mitigation options in coffee-dairy farms undergoing agricultural intensification in Central Kenya. In recent decades, decreasing farm size has forced the shift from extensive practices to zero-grazing systems and higher nitrogen (N) inputs. We hypothesised that different farm strategies and intensification levels determine the farm’s GHG balance. A farm typology was constructed through principal component analysis (PCA) and hierarchical clustering from 125 farms surveyed. Four farm types were identified ranging relatively from small to large farms, low to high livestock intensities, and low to high N input rates. Whole-farm GHG balances were estimated using an adapted version of the Cool Farm Tool (CFT). Farms were found to be net sources of GHG, averaging from 4.5 t CO 2 eq ha −1 yr −1 in less intensive farms to 12.5 t CO 2 eq ha −1 yr −1 in high intensive farms. Within the farm GHG hotspots identified, methane (CH 4 ) from enteric fermentation processes accounted for 26–39% of total farm GHG emissions; nitrous oxide (N 2 O) and CH 4 from manure management systems (MMS) for 26–38%; soil background and fertilizer induced N 2 O emissions for 24–29%; off-farm production of feeds and agrochemicals for 10–22%; and crop residue management (CRM) for the remaining 1–3%. Within the mitigation practices assessed, zero-grazing stalls already lowered the livestock maintenance energy requirements, reducing enteric fermentation emissions. Stall-feeding, however, brings the necessity-opportunity to manage the manure and our results showed that MMS can be a determining factor in the GHG balance. Increasing the frequency of manure collection from stalls in favour of solid storage systems can reduce N 2 O emissions by up to 75%. Furthermore, dry manure storage reduced the CH 4 emissions of liquid slurry systems by more than 70%. Further benefits in terms of carbon (C) sequestration were identified along farm types from manure and crop residues applications in soils (with averages of −1.3 to −2.3 t CO 2 eq ha −1 yr −1 ) and biomass growth in agroforestry systems (−1.2 to −2 t CO 2 eq ha −1 yr −1 ). Together, soils and woody biomass offset 25–36% of farm emissions. We conclude that reduced farm size and increased livestock density lead to higher emissions per unit area, though this increase is smoothed by larger negative fluxes in soils (by higher C inputs) and woody biomass (by higher tree densities) until a steady state is reached. Average yield-scaled emissions, or product carbon footprints (CFs), resulted in 1.08 kg CO 2 eq kg coffee berry −1 , 0.64 kg CO 2 eq kg maize −1 and 1.05 kg CO 2 eq kg milk −1 on average. CFs did not always differ between farm types and intensification levels, meaning that increases in productivity were not higher than increases in GHG fluxes from intensification. This may be due to: 1) increases in productivity are the result of more processes other than N inputs; and/or 2) emissions from N inputs are overestimated by EFs and GHG calculators. Smallholders may benefit in the near future from climate initiatives and further field characterisation, models calibration and monitoring are required to overcome critical levels of uncertainty and provide more accurate estimations of GHG balances at farm-scale.

Monitoring and understanding the evolution of the two most important anthropogenic greenhouse gases(carbon dioxide (CO2) and methane (CH4)) are some of the major challenges in climate science. Over the past decades,the increased availability and diversity of observations (surface networks, aircraft campaigns, satellite observations)and the improvement of atmospheric transport models has allowed to increase our understanding of biogeochemicalcycles of CO2 and CH4. Nevertheless, precise vertical observations are still very rare. However, these become crucialto both properly characterize the vertical transport of the gases, as well as to fully evaluate total or partial columnsof gases retrieved from space observations.In this thesis, we present an innovative instrument called “AirCore” allowing to collect a continuous air samplealong an atmospheric column while descending from high altitude. The analysis of CO2 and CH4 mole fractions inthe collected sample combined with the measurements of an ambient parameters (Pressure, temperature...) allows toretrieve vertical profiles from the surface up to 30 km. Initially invented at NOAA, several new AirCores giving accessto various vertical resolutions have been developed at LMD and flown with success during the CNES Strato-Sciences2014, 2015, and 2016 balloon campaigns. Excellent agreement was found between profiles acquired with differentAirCores during the same flights demonstrating the repeatability of the measurements and allowing to validate thecalculation of the vertical resolution. Comparisons with measurements from independent laser diode spectrometersflown on the same gondola have confirmed that AirCore profiles capture the vertical variability of CO2 and CH4.The vertical profiles retrieved from AirCores have been allowed to validate the CH4 partial columns retrieved fromIASI/Metop at LMD and revealed that the information on the full atmospheric column is required. Comparisons havebeen performed with tropospheric profiles obtained during aircraft campaigns (HIPPO) as well as vertical profilesextracted from atmospheric transport models (LMDz,TM5) and forecast systems (CAMS). Results demonstrated theimportance of a good characterization of the stratosphere for satellite, Suivre et comprendre l'évolution des deux principaux gaz à effet de serre anthropogéniques (CO2 et CH4) sont des enjeux majeurs pour les sciences du climat. L'augmentation du nombre et de la diversité des observations (en surface, mesures aéroportées, satellitaires) ainsi que l'amélioration des modèles de chimie-transports atmosphériques ont contribué à développer notre compréhension des cycles biogéochimiques associés à ces gaz. Néanmoins, les observations précises le long de la verticale sont encore très limitées. Elles deviennent pourtant indispensables, d'une part, pour approfondir nos connaissances dans le transport de CO2et CH4, d'autre part, pour évaluer les colonnes totales ou partielles mesurées par satellites. Dans cette thèse, nous présentons un instrument innovant appelé "AirCore" permettant d'échantillonner l'air en continu le long d'une colonne atmosphérique lors d'une descente depuis haute altitude. Différents AirCores donnant accès à différentes résolutions verticales ont été développés au LMD et déployés avec succès lors des campagnes ballons Strato-Sciences 2014, 2015 et 2016 du CNES. Les profils verticaux de AirCores ont permis de valider les estimations de colonnes partielles de CH4 réalisées avec l'instrument IASI/Metop. Des comparaisons ont été menées avec des profils troposphériques obtenus lors de campagnes aéroportées (HIPPO), ou avec des profils issus de modèles de transports (LMDz, TM5) ou de prévisions (CAMS). Les résultats ont démontré l'importance d'une bonne caractérisation de la stratosphère pour les activités de calibration/validation des mesures satellites et, plus généralement, l'étude des gaz à effet de serre.

L’objectif de cette thèse est d’estimer le coût de mesures d’atténuation des émissions de gaz à effet de serre (GES) liée à la fertilisation des cultures qui représente en Europe et en France respectivement 38% et 44% des émissions de GES de l’agriculture.[br/] L’étude du coût et du potentiel d’abattement est effectuée sur deux mesures clés dans l’atténuation des émissions à savoir la mise en place de plantes fixatrices d’azote (i.e. légumineuses) et la réduction de la fertilisation par hectare. Le potentiel d’atténuation des légumineuses est étudié en simulant leur augmentation dans les assolements agricoles français et dans un deuxième temps à l’échelle de rotations de cultures pouvant durer jusqu’à six ans dans cinq régions européennes. Les résultats obtenus révèlent que des réductions importantes d’émissions sont possibles, tout en augmentant le profit des agriculteurs. Le rôle de l’aversion pour le risque est aussi étudié concernant la réduction de la fertilisation des cultures par hectare. Nous montrons analytiquement les conditions conduisant à une sur-application d’engrais par hectare permettant aux agriculteurs averses au risque de minimiser le risque de perte de rendement. Les simulations numériques effectuées spécifiquement sur les agriculteurs averses au risque démontrent qu’une assurance d’atténuation des émissions peut potentiellement déclencher des réductions importantes d’émissions de gaz à effet de serre., In this thesis, we assess the mitigation cost of greenhouse gas (GHG) from fertilization which represents 38% and 44% of agricultural GHG emissions in Europe and in France. This assessment is conducted for two key measures in climate mitigation which are the implementation of legumes crops and the reduction of fertilization per hectare. The abatement potential of legume crops is computed by simulating their increase in French croplands and also by a switch of crop rotations on several years (up to 6 years) in five European regions. Results show that significant mitigation amounts can be obtained by increasing farms revenues. The role of risk aversion is studied through the reduction of fertilisation per hectare. We analytically shows the conditions leading to nitrogen over-applications on crops which allows farmers to minimize their risk of loss on crop yields. The simulations lead on risk averse farmers show that an insurance covering yield variability could be foreseen as an interesting tool to mitigate emissions.

Methane emission from ruminants is scarcely evaluated in African pastoral systems. Intake and proportions of the different plants composing the diet under such systems vary highly along wet and dry seasons, which may affect methane production. This study took place in a semi-arid Sahelian location of Senegal (27.8°C average temperature and 393 mm annual rainfall). In each of two different sites, three Gobra zebus were tracked throughout one year. A representative sample of their global diet was obtained one day per month by the simulated bites technique. Diet was mainly made of grasses, herbaceous legumes, tree and shrub foliage and pods, and “straw” defined as dried standing forage and plant residues. Methane production and volatile fatty acids (VFA) concentrations were determined using an in vitro batch fermentation system. Neutral detergent fibre was measured by near infrared spectrophotometry. Methane production varied between 24.2 and 35.2 mL/g forage dry matter (DM) according to months, was minimal in August (rainy season) and maximal in February (dry season). The acetate:propionate ration varied as methane (3.2 and 4.8 in August and February, respectively); VFA production was minimal in March and maximal in October (64.3 and 81.2 mmol/L, respectively). Methane production was closely related to dietary NDF content (r=0.88) and acetate:propionate ratio (r=0.96). Variation between animals was partly explained by dietary NDF content, and was reduced when methane was expressed in mL/g NDF. For six successive periods (February to July) and for the same animal, plant categories constituting the diet were incubated separately. Reconstituting the production of methane and VFA in the diet based on the proportion of plant components gave similar values to those of the global diet (33.9 and 33.7 mL methane /g DM and 74.0 and 77.7 mmol VFA/L, respectively). This suggests the absence of interaction on rumen fermentation between plant categories. (Texte intégral)