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Géochimie et hydrologie de l'érosion continentale. Mécanismes, bilan global actuel et fluctuations au cours des 500 derniers millions d'années.
No full textProbst Jean-Luc. Géochimie et hydrologie de l'érosion continentale. Mécanismes, bilan global actuel et fluctuations au cours des 500 derniers millions d'années. Strasbourg : Institut de Géologie – Université Louis-Pasteur, 1992. 184 p. (Sciences Géologiques. Mémoire, 94
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Some Observations on Phytoplankton Community Structure, Dynamics and Their Relationship to Water Quality in Five Santiago Island Reservoirs, Cape Verde
Full text linkReservoirs provide valuable services to human beings, especially in arid, semi-arid, and Mediterranean regions affected by water scarcity. The present effort aims to study the environmental descriptors of variation and the main factors influencing phytoplankton composition, structure, and diversity in five reservoirs in Santiago Island, Cape Verde, a region affected by water availability. Five campaigns took place from 2016 to 2020 to sample phytoplankton and measure environmental variables according to standard analytical methodologies. Environmental results (17 water physicochemical variables, air temperature, and precipitation) revealed that reservoirs differ in the geological influence variables. The high levels of P and N in water seem to be related to Land Use/Land Cover and are responsible for water-quality degradation. Cyanobacteria dominated the phytoplankton community and posed high risk levels, especially considering that the identified taxa are potential producers of different toxins. Taxa responsible for this dominance were not the same in all reservoirs, emphasizing the dominant role of local habitat factors on community composition and diversity. Overall, the results reveal the importance of defining integrated management plans/strategies for the set of five studied reservoirs, since the processes influencing variation in the phytoplankton community are temporal-scale dependent, with similar biogeographic pattern
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Hydrology and biogeochemistry of the Ibrahim River Basin : An observatory of the critical zone functioning in Lebanon
No full textCette thèse constitue une étude de référence sur la qualité des ressources hydriques du bassin versant du fleuve Ibrahim au Liban, notamment avant la construction d’un grand barrage (Jannah). Pour ce faire, 7 stations (NI7 à NI1) ont été sélectionnées de l’amont vers l’aval sur l’Ibrahim et ses sources karstiques. L’ensemble des sept sous bassins a été caractérisé d’un point de vue hydroclimatologie et états de surface (sols, végétation, cultures, géologie, relief). Les débits mesurés à l’amont (2 stations) et à l’aval (1 station) nous ont permis de reconstituer les débits des autres stations intermédiaires grâce à des relations débits-surfaces spécifiques. À partir de prélèvements et d’analyses chimiques de la composition des eaux tout au long d’un cycle hydrologique et avec une fréquence mensuelle, les flux de matières exportées en solution par l’Ibrahim ont été estimés à 122 372 t/an. 80% de ce tonnage est exporté durant la période des hautes eaux. À partir de ce tonnage, on a pu estimer que l’altération chimique des roches carbonatées sur l’ensemble du bassin s’effectue à la vitesse de 81 cm/10000 ans. Cette altération consomme un flux élevé de CO2 typique des régions carbonatées soumises à un drainage intense (1500 mm/an), soit 2,23 x106 moles/km2/an de CO2. L’analyse de la concentration en éléments traces dans les sédiments de fond des cours d’eau, intégrateurs des transports solides, en hautes eaux et en basses eaux, montre des concentrations élevées pour le Sc, V, Cr, Co, Ni, Ga et Cu en passant de NI5 jusqu’à NI2. L’évaluation du degré de cette contamination et de sa variation spatio-temporelle a été effectuée grâce au facteur d’enrichissement en normalisant par rapport à l’aluminium et en prenant les sédiments de la station amont NI7 (source karstique) considérés comme peu ou pas contaminés en ET, comme fond géochimique naturel. Des teneurs élevées en Zn, Pb, Cu et d’autres éléments traces montrent que dans cette région où les activités industrielles, agricoles, et urbaines sont développées, il existe un apport anthropique non négligeable en éléments métalliques. Mais cette contamination reste modéréeThroughout the study framework conducted on the quality of the water resources in the Ibrahim River watershed in Lebanon (notably before the construction of a large dam, Jannah), 7 stations (NI7 to NI1) were selected, from upstream to downstream, including its karst springs. Hydroclimatological and specific catchment characteristics (such as land cover use, geology, hydrology, soil and topography) where characterized for the whole seven sub-basins respectively. Discharge data from the sources (2 stations) and the basin outlet (1 station) enhanced our study to determine and further calculate the discharge of other stations. Sampling and analyzing the chemical composition of water collected monthly during one hydrological cycle allowed us to determine the amount of dissolved material carried by the Ibrahim River. The river flux of dissolved material was estimated at 122 372 tons / year of which 80% of is exported during high flow season. Therefore this flux allowed us to estimate the rate of chemical weathering of carbonate rocks across the basin at 81 cm / 10000 years. This alteration consumes a high flux of CO2 (around 2,23x106 moles/km2/year of CO2) typical for carbonate regions subject to intense drainage (1500 mm). The analysis for the concentration of trace elements in fluvial sediments for the Ibrahim River for the low and high flow periods shows high concentrations of Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu and Ga in the from NI5 station up to NI2. The assessment of the extent of the contamination and its spatio-temporal variation was conducted using the enrichment factor by normalizing to aluminium concentration and using the element concentrations in the sediments of station NI7 (karstic sspring) considered as the natural geochemical background for this catchment. High levels of Zn, Pb, Cu and other traces of noticeable elements show that in this region where industrial, agricultural and urban activities are developed, there is a significant anthropogenic contribution for some metallic elements; thus the trace element contamination remains moderate
Hydro-biogeochemical functioning of karst hydrosystems : impact of climate change and land use change
No full textLes hydrosystèmes karstiques sont des environnements très sensibles aux activités anthropiques (AA) et aux variations hydroclimatiques, telles que celles entraînées par le Changement Climatique (CC). Au sein de la Zone Critique (ZC), ces milieux sont les plus réactifs et également les plus vulnérables à ces forçages qui peuvent modifier le transfert interne rapide des éléments dissous, et notamment des contaminants. Ces systèmes karstiques sont donc d’excellents candidats pour étudier l’impact du CC et des AA sur les ressources en eau et sur les cycles biogéochimiques des éléments, notamment C et S, fortement perturbés par les changements d’occupation des terres, ainsi que par les retombées atmosphériques liées aux AA (dépôts acides). L’objectif de cette thèse est donc de comprendre le fonctionnement hydro- biogéochimique des systèmes karstiques en milieu tempéré et d’identifier l’impact du CC et des AA. Ces questionnements ont été abordés à différentes échelles spatiales et temporelles sur le bassin versant karstique du Baget (BC, Pyrénées Ariégeoises, bassin forestier, multilithologique et quasi pristine) et sur une vingtaine d’autres bassins versants karstiques à l'échelle régionale (Pyrénées et Massif Central). Ces bassins disposent d'une base de données robuste pour étudier à long ou moyen terme leur réponse hydrogéochimique à ces impacts. Sur BC, depuis les années 70, les suivis hydroclimatiques (précipitation, température, débit), hydrochimiques (éléments majeurs) et isotopiques (13C, 34S ), ont permis: (i) d’identifier et quantifier la contribution des sources atmosphérique, biologique, anthropique et lithologique aux flux d’éléments dissous exportés par la rivière ; (ii) de déterminer les principaux facteurs environnementaux contrôlant les concentrations et les flux d’éléments dissous exportés par la rivière, tels que la lithologie, le drainage, l’épikarst, la température et l’occupation des sols; (iii) d’établir les bilans de matières dissoutes et particulaires, l’intensité de l’érosion mécanique et chimique, et la consommation de CO2 par l’altération chimique des roches et ; (iv) de mettre en évidence de mécanismes internes au cours d’eau comme la précipitation de la calcite et le dégazage de CO2, grâce au développement innovant de diagrammes de mélange basés sur le 13CDIC. De plus, l’analyse haute fréquence a permis : (i) d’identifier l’importance des différents types d’écoulements (écoulements à réponse rapide, de subsurface et de base) sur la qualité des eaux ; (ii) d’établir une typologie des crues en fonction de leur nature, de leur intensité et du comportement des éléments; (iii) de quantifier l’importance des événements hydrologiques majeurs sur les flux totaux annuels de matières en suspension (90%) et d’éléments en solution (>50%) pendant moins d’un tiers du temps de l’année. L’évolution des concentrations en éléments majeurs dans le BC est globalement comparable aux tendances observées dans les Pyrénées (5 bassins étudiés) et le Massif Central (15 bassins). L’augmentation de Ca+Mg (+5 μeq.L-1.an-1) et de l’alcalinité (+9 μeq.L-1.an-1) dans les eaux de drainage du BC sur les 40 dernières années, est statistiquement liée à l’augmentation de la température (+0,03 °C.an-1), à la diminution du débit (-4 L.s-1.an-1) et à la fermeture du milieu (reprise de la forêt de +0,05 Km2.an-1). Cette quantification a été rendue possible grâce à la détermination d’un indicateur original d’évolution du paysage par analyse d’images depuis les années 40. De plus, la baisse des sulfates (-2,2 μeq.L-1.an-1) du cours d’eau est le reflet de la diminution du dépôt atmosphérique acide observée dans les zones rurales françaises. Cette baisse continue suggère que le déstockage du soufre des sols, issu des apports atmosphériques acides, se produit encore aujourd'hui vers le cours d’eau.Power ultrasound, the cornerstone of sonochemistry, is a recurring research area in process engineering. Their mechanical and chemical effects allow the enhancement of physical processes (mixing, dissolution, emulsion, degassing, attrition ...) and the activation of chemical reactions (via free radicals production). The underlying phenomenon is the inertial (or transient) acoustic cavitation, which stands for the violent collapse of bubbles generated during the depression phases of the wave, leading locally to extreme conditions of pressure and temperature and to the formation of powerful micro-jets pointing towards solid surfaces. Despite this high potential, industrial applications of power ultrasound are scarce. This is mainly due to the fact that transient cavitation is still poorly understood and controlled, preventing the design of efficient sono-reactors on a pilot scale. The main obstacle lies in the prediction and optimization of the spatial distribution of sono-active zones. Indeed, power ultrasound is markedly attenuated over short distances, particularly in multiphase media, frequently encountered in physicochemical processes. In this context, this thesis aims at evaluating locally the physical effects of power ultrasound (at 20 kHz) applied to a liquid-solid suspension. The sono-active zones of a fluidized bed reactor equipped with an ultrasonic horn are identified and the influence of various experimental parameters (emitted power, fluid velocity, concentration and properties of the suspension) is explored. The first part evaluates the ultrasonic wave attenuation caused by both the cavitation and the solid particles, as well as the characteristics of its frequency spectrum. Indeed, acoustic bubbles have their own acoustic signature. For this purpose, acoustic pressure measurements are carried out along the reactor with a piezoelectric hydrophone and the signals are interpreted by a spectral analysis. The second part quantifies the physical effects of ultrasounds via a local measurement of liquid-solid mass transfer coefficient by an electrochemical method. The axial mapping of the reactor using microelectrodes can identify the zones of strong intensification. Compared with the previous measurements, they also reveal the link between the local mass transfer enhancement and the characteristics of the acoustic signal measured nearby. Finally, the experimental study is completed by numerical simulations of the reactor carried out by COMSOL Multiphysics. The model includes the energy dissipated by the bubbles, which is a key factor of ultrasound attenuation. Via a parametric study, those simulations also show the role of the sono-reactor design on the localization of active zones
Critical Zone behaviour in agricultural conditions : Auradé catchment case study : spatio-temporal hydrochemical variations and erosion reports
No full textComprendre le fonctionnement hydrochimique de la Zone Critique reste un enjeu fort de ces décennies, notamment en ce qui concerne les interactions entre les cycles de l’eau, du carbone et de l’azote. Le bassin versant agricole du Montoussé à Auradé (Gers) soumis à des fortes pressions anthropiques et climatiques sur ces cycles, est l’un des dispositifs pérennes d’observation à long terme de l’infrastructure de recherche OZCAR, en charge de surveiller la zone critiques en milieu agricole. Ce bassin versant carbonaté est soumis à une climat semi-aride marqué par une forte évapotranspiration et des périodes de hautes eaux en hiver et au printemps, caractéristiques confirmées par les signatures isotopiques de l’eau. Une analyse des variations temporelles des eaux des précipitations atmosphériques et des eaux du ruisseau, à long- (sur 15 et 30 ans), moyen- (annuel et saisonnier) et court-terme (journalier et nycthéméral), et à haute fréquence (10mn) a mis en évidence : (i) l’origine des éléments dans les précipitations ; (ii) l’effet de l’augmentation des débits et de la fréquence des crues sur la diminution des concentrations en éléments majeurs, (iii) K et COD comme indicateurs de l’érosion des matières organiques des sols, favorisées par une amélioration des pratiques agricoles et une augmentation des températures; (iv) les processus de précipitation de la calcite, de nitrification, d’évapotranspiration et de prélèvement par la végétation. Une analyse spatiale de la composition chimique des eaux des ruisseaux du bassin versant, couplée aux signatures isotopiques de C et N, a permis de préciser les sources d’éléments, les processus en jeu tant hydrologiques que géochimiques associés aux perturbations de l’altération. Le découpage des hydrogrammes de crue, les relations concentration-débit et l’analyse des isotopes stables (δ15N, δ17O et δ18O) ont permis de mettre en évidence un contrôle des nitrates par des processus de dénitrification, une voie préférentielle de transfert des ions dans l’écoulement hypodermique, alors que les matières en suspensions (MES) sont transportées par le ruissellement. La contribution des crues aux flux exportés représente 93% pour les MES et 30-47% pour les éléments majeurs dissous. Les bilans nets (entrée-sortie) des éléments majeurs exportés sont très dépendants des quantité d’eau drainées. L’export des éléments majeurs se situe dans la moyenne des bassins versants du Sud-Ouest de la France tandis que les flux de MES sont similaires à ceux de bassins versants semi-arides du Maghreb. Enfin, l’apport de fertilisants azotés contribue à acidifier les sols, modifie la dissolution naturelle des carbonates et augmente l’altération chimique, induisant une perte de CO2 consommé de l’ordre de 15% au regard d’une dissolution naturelle des carbonates. Les sols du bassin versant du Montoussé ne sont pas en équilibre, puisque l’érosion mécanique est en moyenne deux fois supérieure à l’altération chimique. Le changement climatique et les pratiques agricoles auront donc des implications fortes sur la dynamique des cycles de l’azote et du carbone dans les années à venir. Les observatoires de la Zone Critique ont donc un rôle essentiel de surveillance et de compréhension de ces perturbations dans les prochaines décennies, et ils jouent aussi un rôle majeur dans l’aide à la gestion de ces bassins agricoles.Understanding the hydrochemical functioning of the Critical Zone is a major issue of these decades, especially for water, nitrogen and carbon cycles interactions. The Montoussé agricultural catchment at Auradé (Gers, France) undergoes strong anthropic and climatic pressure on these cycles, and is one of the long-term perennial observatory of the OZCAR research infrastructure in charge of monitoring the Critical Zone in an agricultural context. This carbonate catchment suffers semi-arid-climate characterized by a strong evapotranspiration and high water flow conditions during spring, as confirmed by water isotopic data. The investigation of the temporal evolution of atmospheric rainfall and stream water discharge at long-term (15 and 30 years), middle-term (seasonal and annual) and short-term (nycthemeral land daily), and at a high frequency (10 minutes), revealed: (i) the origin of elements in the precipitations; (ii) the influence of increasing discharge and of flood frequency on the decrease of major element concentration; (iii) K and DOC, as indicators of soil organic matter erosion, favored by improved agricultural practices and increasing air temperature; (iv) calcite precipitation, nitrification, evapotranspiration and vegetation uptake processes. A spatial investigation of stream water chemical composition at the catchment scale, coupled with carbon and nitrogen isotopic signature, allowed to identify the origin of the elements and the hydrological and geochemical processes associated with weathering perturbations. Separation of stromflow hydrograph, discharge-concentration relationships and stables isotopes analyses (15N, 17O and 18O) highlighted the nitrate control by denitrification process, a preferential way of ion transfer by sub-surface water flow, whereas suspended particulate matter (SPM) was transported by runoff. The flood events contribution to total flux exportation represented 93% for SPM and 30- 47% for dissolved major elements. The major elements mass-balance (inputs-outputs) was dependent upon drainage. The net major elements exportation was close to the average of other catchments of the southwest of France, whereas SPM fluxes were close to those of Maghreb semi-arid catchments. Nitrogen fertilizer inputs contributed to soil acidification, have modified the natural carbonate dissolution and have increased the chemical weathering rate, inducing a 15% loss of consumed CO2 compared natural conditions. The soils from the Montoussé catchment are not currently in balance since mechanical erosion is two times stronger than chemical weathering. In the coming years, climate Change and agricultural practices will have strong implication for the carbon and nitrogen cycle dynamic. The Critical Zone observatories will thus have an essential role in the survey and the understanding of these perturbations in the next decades, as well as in supporting agricultural catchment management
Assessing the risk of surface water contamination in agricultural watersheds. Multiscale approaches using spatial modelling and multi-criteria analysis for decision support
No full textIl est désormais avéré que les pratiques intensives de production agricole mises en œuvre depuis les années 1960 en Europe, sont responsables de la dégradation des écosystèmes et notamment de la qualité des eaux de surface et souterraines. Afin de respecter les objectifs de résultat définis par la Directive Cadre sur l’Eau à l’échéance 2015, les gestionnaires de la ressource ont désormais ciblés prioritairement la protection des zones d’alimentation des captages. Cela nécessite une évaluation environnementale à une échelle adaptée aux mesures mises en œuvre. Ces éléments expliquent les objectifs de cette thèse, à savoir la contribution au développement de méthodes d’évaluation environnementale des activités agricoles à l’échelle des territoires, en complément de celles déjà existantes. Nous avons ainsi utilisé (i) des méthodes d’analyse et de modélisation multicritère (ELECTRE) combinées avec un système d’information géographique au niveau de petits bassins versants élémentaires de 2 à 5 km2 (sur le bassin de l’Oir, en Basse Normandie, Nord-ouest de la France et celui d’Auradé sur les Coteaux de Gascogne, Sud-ouest de la France) (ii) une approche par modélisation spatiale (dénommée PIXAL) des risques agro-environnementaux en utilisant la télédétection et un SIG, au niveau d'un grand espace à enjeu environnemental de plusieurs milliers de km2, (Coteaux de Gascogne). Dans les deux approches, nous avons montré que la combinaison de critères de vulnérabilité des eaux et de pression agricole choisis de façon pertinente, permettent d’évaluer les risques agro-environnementaux à différents niveaux d’organisation spatiale. L'évaluation à la parcelle agricole (niveau de la prise de décision par les acteurs de terrain) procure une représentation au niveau du bassin versant élémentaire. L'évaluation au pixel de l’image satellitale (Landsat 5-TM) permet une représentation à différents niveaux de bassins versants emboîtés par agrégation. En perspective, un couplage entre un modèle d'analyse multicritère avec un modèle spatial, pourrait permettre d’améliorer la performance de l’évaluation aux différents niveaux de l’action publique ou de terrain et d’apporter des éléments de réponse supplémentaires à la problématique du changement d’échelle spatiale.There is evidence that intensive farming practices applied in Europe since the 1960s are responsible for the degradation of certain ecosystems, and a reduction in the quality of surface and ground water. Excessive use of nitrogen-based fertilisers and pesticides have led to high concentrations of these substances being found in rivers, thus compromising raw drinking water sources. Soil erosion – caused by simplified crop rotations, feeding livestock on corn instead of grass, and the removal of elements such as embankments, trees, hedges, etc. – has been conducive to the transfer of these particles into surface water. The resulting turbidity has led to the clogging up of spawning grounds, with many negative effects on their biological quality. Complementing existing approaches, this thesis will focus on the development of methods for carrying out territorial environmental analysis of farming activities. For our study, we used (i) a multicriteria analysis and modelling (ELECTRE) combined with a Geographic Information System (GIS) on a selection of small elementary watersheds (ranging in size from 2 km² to 5 km²). These were located in the Oir basin, in Lower Normandy Region, in northwest France, and the Auradé basin, in the hills of Gascony region, southwest. We also employed (ii) a spatial modelling approach (PIXAL) to represent agri-environmental risks. Applied to an environmentally-sensitive area (hills of Gascony region) of several thousand square kilometres, the PIXAL method involved evaluating agri-environmental risks through a combination of remote sensing and GIS. In both cases, we showed that choosing the most relevant criteria allows agri-environmental risks to be assessed at different organisational scales. Analysis at farm plot level (where decisions are made by stakeholders in the field) gives a representation of the elementary watershed. Pixel-based evaluation, using satellite imaging (Landsat TM5), provides a nested multi-aggregation view of different watersheds. Placing this study in perspective, coupling ELECTRE-style multicriteria analysis with a spatial model could be an effective way to improve analysis at different policy-making and territorial scales, as well as providing additional support where assessment needs to switch between those varying scales
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