Algorithms to route flow over Digital Landscapes: a comparison and their implications for predicting ephemeral gullies/Comparaison d'algorithmes de l'écoulement appliqués à des M.N.T. : leur apport pour la prévision des ravinements temporaires

Abstract Six routing algorithms, describing how flow can be routed over Digital Elevation Models, are described and compared. The performance of these algorithms is determined based on both the calculation of the upslope area and the prediction of ephemeral gullies. Three groups of routing algorithms could be identified, which produce significantly different results with a major distinction between single flow and multiple flow algorithms. Single flow algorithms cannot accommodate divergent flow and are very sensitive to small errors and are therefore not acceptable for hillslopes. The flux decomposition algorithm, proposed here, seems to be preferable to other multiple flow algorithms. This method prevents using digitised drainage lines or predicting the location of channels in advance. The implications of the routing algorithms on the prediction of ephemeral gullies seem to be somewhat counterintuitive : the single flow algorithms that, at first sight, seem to mimic the process of overland flow, do not yield optimal results.Résumé II s'agit de comparer six algorithmes de l'écoulement, traduisant la façon dont la matière peut être transférée sur des Modèles Numériques de Terrain. On peut distinguer trois groupes d'algorithmes de l'écoulement. Ces groupes produisent des résultats nettement différents, créant une distinction importante entre des algorithmes de l'écoulement multi-directionnel et de l'écoulement uni-directionnel. Les algorithmes de l'écoulement uni-directionnel ne peuvent pas aborder l'écoulement divergent et sont très sensibles aux erreurs de représentation topographique. L'approche vectorielle telle que les auteurs l'ont implantée, semble préférable car l'algorithme se transforme automatiquement en une méthode uni-directionnelle dans les cas de concavités importantes. Leur utilité quant à la prévision de la localisation des ravins temporaires est un peu contradictoire : les algorithmes de l'écoulement uni-directionnel, qui semblent se calquer sur le processus du ruissellement, ne donnent pas de résultats prévisionnels satisfaisants.Desmet P.P.J., Govers Gérard. Algorithms to route flow over Digital Landscapes: a comparison and their implications for predicting ephemeral gullies/Comparaison d'algorithmes de l'écoulement appliqués à des M.N.T. : leur apport pour la prévision des ravinements temporaires. In: Géomorphologie : relief, processus, environnement, Décembre 1996, vol. 2, n°3. pp. 41-50

Scratching the Critical Zone: The Global Footprint of Agricultural Soil Erosion

Agricultural activities have drastically increased soil erosion rates and it is therefore likely to have important effects on the Earth’s Critical Zone. In this paper we first investigate to what extent agricultural soil erosion can be quantified. We then combine this information with our current understanding of Critical Zone processes to assess the impact of agricultural soil erosion on soil functioning (biogeochemical cycling, hydrology, crop productivity) and to identify areas where additional research is needed to complete our understanding of how agricultural soil erosion affects the Earth’s Critical Zone at different spatial and temporal scales

Biotic versus geomorphic control of landscape soil carbon accumulation

Soil organic matter (SOM) is the largest terrestrial pool of carbon. In order to assess the impact of increasing human-induced land use changes and future climate on this huge reservoir, it is important to understand the complex process of carbon cycling at different temporal and spatial scales. A key challenge in this effort is the correct representation in global assessments and models of those processes that vary strongly over small scales and are strongly affected by the spatial distribution of carbon stocks (both horizontally and vertically) within the landscape. Many studies have shown that spatial variation of SOC storage at the landscape scale is related to topography as a result of either the redistribution of soil or spatial variation in biological C fluxes (input and decomposition). The objective of this study, is to assess the relative importance of biotic versus geomorphic controls in determining SOC patterns and their potential interactions. Therefore the relationships between topography on the one hand and SOC and carbon isotopes on the other hand, were quantified along an erosional gradient. For this purpose, a grassland area and two agricultural fields with a different management regime (conventional tillage, reduced tillage) were selected. All field sites have a similar topography but are characterized by different rates of soil redistribution, related to management regime. Our results show clearly that for temperate climate regions without moisture/nutrient deficit, soil redistribution is the main driver for spatial variations in SOC, dwarfing any biological effects. From the results, the impact of soil redistribution on carbon dynamics by the continued maintenance of a disequilibrium between carbon in-and output at different landscape positions is reconstructed and we discuss the implications for C sequestration processes

Using sequential aerial photographs to detect land-use changes in the Austro Ecuatoriano / Utilisation de photographies aériennes séquentielles pour détecter les changements d'utilisation du sol dans l'Austro Equateur

Abstract : During the last decades, there is a boom of the use of aerial photographs and remote sensing images to collect quickly accurate digital information in remote areas. Due to an easier accessibility of aerial photographs and a significant decrease of their price as well as that of the image analysis and GIS software, these techniques are becoming increasingly popular. This article presents a methodology to use Geographic Information Systems for quantifying past land use changes from aerial photographs. An application of this technique to the Austro Ecuatoriano has demonstrated that such a methodology requires that the data are both spatially and temporally compatible. In order to obtain spatially compatible data, the air photos are geo-referenced using a set of ground control points (GCP's). Our analysis shows that, if certain conditions are satisfied, GCP's obtained from topographical maps are of sufficient quality to carry out the geo-referencing procedure with a very good precision. On the other hand, temporal compatibility appears more difficult to achieve : the scale (and probably the quality) of the air photos has a significant effect on the resulting land use classification. Consequently, a calibration of the various datasources is necessary in order to avoid bias in the final results.Resume : Utilisation de photographies aériennes séquentielles pour détecter les changements d'utilisation du sol dans l'Austro Equateur. Durant les dernières décennies, il y a eu un accroissement de l'utilisation des photographies aériennes et de l'imagerie satellitaire pour récolter rapidement de l'information digitale dans un certain nombre de régions. Du fait d'une accessibilité plus grande des photographies aériennes et d'une décroissance significative de leur coût, aussi bien pour les logiciels de traitement d'image et de l'information géographique, ces techniques ont connu une popularité croissante. Cet article présente une méthodologie pour utiliser des Systèmes d'Information Géographiques pour quantifier les changements d'usages du sol passés à partir de photographies aériennes. Une application de cette technique à l'Austro Equateur a montré qu'une telle méthodologie nécessitait une compatibilité des données à la fois spatiales et temporelles. Pour obtenir des données spatialement compatibles, les photographies aériennes sont géoréférencées sur la base de l'utilisation d'une série de points de contrôle de base. Notre analyse montre que, si certaines conditions sont satisfaites, ces points de contrôle obtenus à partir de cartes topographiques sont suffisants en qualité pour exécuter une procédure de géoréférencement avec une très bonne précision. D'autre part, la compatibilité temporelle apparaît plus difficile à mettre en œuvre : l'échelle (et probablement la qualité) des photographies aériennes a un effet significatif sur la classification de l'utilisation du sol qui en découle. Par conséquent, un étalonnage des différentes sources de données est nécessaire de façon à éviter des erreurs dans les résultats.Vanacker Veerle, Govers Gérard, Tacuri Eduardo, Poesen Jean, Dercon Gerd, Cisneros Felipe. Using sequential aerial photographs to detect land-use changes in the Austro Ecuatoriano / Utilisation de photographies aériennes séquentielles pour détecter les changements d'utilisation du sol dans l'Austro Equateur. In: Revue de géographie alpine, tome 88, n°3, 2000. pp. 65-75

Echange de charge à énergie thermique entre ions de gaz rares et molécules simples

Le transfert de charge à énergie thermique entre les ions de gaz rares He+, Ne+, Ar+, Kr+ Xe+ et deux molécules simples O2 et H2O est étudié dans une cellule de Résonance Cyclotronique Ionique spécialement conçue pour permettre l'observation du spectre de fluorescence et la détermination de l'énergie cinétique des produits. Avec He+ et Ne+ le transfert de charge est dissociatif et procède vraisemblablement par un saut ďélectron à distance. Avec Ar+ et Kr+, le transfert de charge n’est pas dissociatif. Il s’accompagne de transfert de moment cinétique et ďexcitation vibrationnelle de l'ion moléculaire formé. La population des niveaux vibrationnels de l'ion n'est pas proportionnelle aux facteurs de Franck-Condon, une fraction importante de l'énergie disponible dans la réaction se retrouve sous forme ďénergie vibrationnelle