A new systemic approach to characterize agroecological systems

Submitted 2020-07-27 | Accepted 2020-08-20 | Available 2020-12-01https://doi.org/10.15414/afz.2020.23.mi-fpap.319-325The agricultural models put in place to meet food demand in the 1950s are now showing their limits. Strong impacts on the environment or animal welfare issues require a change in the agricultural model. Agroecology is a response to these ecological and societal crises. The theoretical definition of this agricultural model is explained in literature. However, it remains important to clarify what is an agroecological farm in the field: how does the farming system work? Which indicators are used? What are the worldviews of the farmers? For that, systemic approach can be useful. The aim of this article is to advance a fuller understanding of the management of agroecological systems in the field through a new systemic approach. A new definition of the systemic approach is proposed with three pillars (functioning system, decision-making system and thinking system) to allow a more detailed analysis of production systems by using a specific method, crossing biotechnical sciences, humanities and social sciences. Consideration of all three pillars can explain what an agroecological system is in practice, with identification of specific indicators and worldview.Keywords: systemic approach, agroecology, thinking system, functioning system, decision-making systemReferencesALTIERI, M. and PIMPERT, M. P. (1986). L’agroécologie: bases scientifiques d’une agriulture alternative. Debard.ALTIERI, M. (1995). Agroecology: The Science of Sustainable Agriculture, 2nd ED. Westvies Press. Boulder, Colorado.BEAVER, A., PROUDFOOT, K. L. and VON KEYSERLINGK, M. A. (2020). Symposium review: Considerations for the future of dairy cattle housing: An animal welfare perspective. Journal of Dairy Science 103(6), 5746-5758. https://doi.org/10.3168/jds.2019-17804CAYRE, P. et al. (2018). The coexistence of multiple worldviews in livestock farming drives agroecological transition. A case study in French Protected Designation of Origin (PDO) cheese mountain areas. Sustainability, 10(4), 1097. https://doi.org/10.3390/su10041097DE FONTENAY, E. (1998) Le Silence des bêtes. La philosophie à l’épreuve de l’animalité. Fayard.DE ROSNAY, J. (1975). Le macroscope: vers une version globale. Editions du seuil, La Flèche.DESCOLA, P. (2005). Par delà nature et culture. Gallimard.DORE, T. and BELLON, S. (2019). Les mondes de l’agroécologie. QUAE.DUMONT, A. M. et al. (2016). Clarifying the socioeconomic dimensions of agroecology: between principles and practices. Agroecology and Sustainable Food Systems, 40(1), 24-47. https://doi.org/10.1080/21683565.2015.1089967DUMONT, B. et al. (2013). Prospects from agroecology and industrial ecology for animal production in the 21st century. 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Les connaissances et les pratiques déclarées d’entraîneurs qui œuvrent au sein de programmes Sport-études au sujet de la planification et de la régulation de l’entraînement

Cette étude porte sur ce que savent et font les entraîneurs œuvrant au sein de programmes Sport-études au sujet de la planification et de la régulation de l’entraînement, puis sur les principales difficultés qu’ils rencontrent dans ces tâches et leurs besoins à cet effet. Dix entraîneurs œuvrant à temps plein ou à temps partiel au sein de programmes Sport-études (hockey sur glace, handball, basketball, football, natation, tir à l’arc, tennis, athlétisme et patinage artistique) en Mauricie, au Centre-du-Québec ou en Estrie ont participé à un entretien semi-dirigé afin de répondre aux objectifs de l’étude

Exploration des changements identitaires : le cas des travailleuses sociales ayant immigré au Québec

Les travailleurs sociaux immigrants vivent plusieurs défis après l’obtention de la reconnaissance de leurs acquis au Québec par l’Ordre des travailleurs sociaux et des thérapeutes conjugaux et familiaux du Québec (OTSTCFQ. À partir de données extraites d’entretiens menés dans le cadre d’une recherche de plus grande envergure dirigée par Pullen-Sansfaçon, Brown et Graham (Recherche qualitative sur l'expérience des migrants et leur adaptation professionnelle dans la pratique du travail social au Canada, 2012-2015), nous explorons le sentiment d’identité professionnelle vécu par 9 travailleuses sociales immigrantes à Montréal. Ce sentiment apparaît comme l’actualisation de leurs valeurs et de leurs acquis professionnels dans leurs nouveaux rôles et leurs pratiques professionnelles. L’analyse des données permet de dégager divers thèmes en lien avec l’identité professionnelle de ces travailleuses sociales immigrantes. Nous avons pu relever de leurs propos que, depuis leur immigration, divers changements ont effectivement eu lieu au niveau de leurs pratiques professionnelles, voire de leur vision de la profession. Elles ont dû faire face à plusieurs défis liés à l’identité professionnelle, notamment en ce qui concerne la reconnaissance professionnelle et la langue. Trois éléments ont en effet formé la pierre angulaire des changements que ces travailleuses sociales ont vécus dans leur identité professionnelle depuis leur immigration : les valeurs, la question de la langue et la reconnaissance de leurs qualifications.The social workers face many challenges after obtaining their recognition by the OTSTCFQ (Ordre des travailleurs sociaux et des thérapeutes conjugaux et familiaux du Québec). Based on a qualitative methodology, this presentation will explore the experience of migrant social workers (n=9) undertaking social work activities in Montreal. Arising from secondary data from the Pullen-Sansfaçon, Brown and Graham’s investigation (A qualitative investigation of migrants' experience and their professional adaptation into social work practice in Canada; Pullen-Sanfaçon, Brown and Graham, 2012-2015), we propose to explore the professional identity of immigrant social worker in Montreal. The professional identity may be conceptualized as the values, and professional experience acquired in the roles and professional practices. Data analyze shows different elements that discuss professional identity, including values, language and professional recognition. Also, in this paper we will discuss various changes related to professional identity, focusing on the practical application. Finally, we will illustrate the challenges upon the professional identity for immigrant social workers with regard to their professional recognition and language. Thus, we have identified key elements surrounding the notion of professional identity: values, language and recognition. In fact, these notions that constitute the core of the professional identity are illustrated following an immigration

Cartographier en 3D avec MapIt : une plus-value pour un parcours de professionnalisation selon la perspective étudiante

Implication Statement During the pandemic, the MapIt app was integrated into an occupational therapy program to support remote learning of built environment adaptation. MapIt maps rooms in a home, then generates a 3D model for viewing and taking virtual measurements. The students express that the use of MapIt during their training leads to embodying the roles expected of an occupational therapist. To inspire other good pedagogical ideas, this article presents how MapIt can support learning in authentic situations, a key element of a professionalization path, approaching the realities experienced by patients, clients, or caregivers.Énoncé des implications de la recherche Durant la pandémie, l’application MapIt a été intégrée dans un programme d’ergothérapie pour soutenir l’apprentissage à distance de l’adaptation de l’environnement bâti. MapIt permet de cartographier des pièces d’un domicile, puis d’en générer un modèle en 3D pour la visualisation et la prise de mesures virtuelles. Les étudiantes expriment que le recours à MapIt durant leur formation mène à incarner les rôles attendus d’une ergothérapeute. Pour inspirer d’autres bonnes idées pédagogiques, cet article présente comment MapIt peut soutenir l’apprentissage en situations authentiques, un élément clé d’un parcours de professionnalisation, s’approchant des réalités vécues par les personnes patientes, clientes ou intervenante

Evaluation des services fourragers et environnementaux des prairies permanentes à partir de la végétation, du milieu et des pratiques de gestion

The contribution of permanent grasslands (PG) to agronomic and environmental services is important. However, their low level of subsidies, a lack of knowledge about their management and a disinterest of these surfaces in favour of more productive forage production have accelerated their downturn. The upgrade of these surfaces in forage systems in particular by studying services of PG is an important issue. In this context, the objective of our study was to identify pedoclimatic and management practices descriptors and characteristics of the vegetation relevant to predict these services. Our approach was based on different steps: i) identification and characterization of forage and environmental services relevant to the PG, ii) identification of aptitude criteria (herbage quality, amount of nectar available ...) which allow to assess the degree of achievement of the services, iii) prediction of values for each criterion of aptitude from characteristics of vegetation (botanical and functional composition) and iv) building links between characteristics of vegetation and pedoclimatic (temperature, soil moisture) and management practices (fertilization, date of first cut) descriptors. From the literature survey, expertise and farm surveys we selected the forage and environmental services, the criteria of aptitude, the characteristics of vegetation and pedoclimatic and management practices descriptors. In total, four environmental services and 11 feed services were studied, taking into account the 12 characteristics of the vegetation (botanical composition (presence and dominance of species) and functional composition (life traits and properties of species)), 15 pedoclimatic descriptors (temperature, soil moisture ...) and 19 management practices descriptors (fertilization, intensity of use of grassland...). The study of a national network of 190 grasslands allowed us to show that botanical and functional composition are non-redundant and influenced by different pedoclimatic and management practices descriptors. The functional composition is influenced by pedoclimatic and management practices descriptors while the botanical composition, which uses a larger number of descriptors, is mainly predicted by pedoclimatic descriptors. The model predictions are better for the botanical composition than for the functional composition. The study of this network and of an experiment in control conditions allowed us to evaluate the quality of prediction of criteria of aptitude for forage services from the functional composition (functional types (FT), proportion of grasses, legumes and forbs, middle stage and dry matter content) of the vegetation. The study in a common environment of three grasslands contrasted on FT composition confirms on the whole growth season the differences in quality and production of grassland that are linked to the FT composition. In contrast, at the scale of the national grassland network, FT composition alone is not sufficient to predict the observed differences in production and quality. Other characteristics of vegetation such as the proportion of legumes and forbs, as well as the mean stage of vegetation or the dry matter content also contribute to explain the differences in production and quality between grasslands. Finally, a multicriteria approach allowed us to build an evaluation method of forage and environmental services from the criteria of aptitude.Thus, this thesis work allowed the development of a method to predict the forage and environmental services provided by permanent grasslands from the knowledge of pedoclimatic characteristics, management practices and of simple vegetation criteriaLes prairies permanentes (PP) jouent un rôle agronomique et environnemental important. Cependant, leur faible niveau de subventions, une méconnaissance de leur fonctionnement et un désintérêt de ces surfaces au profit de productions fourragères plus productives ont accéléré leur retournement. Revaloriser ces surfaces dans les systèmes fourragers en mettant notamment en avant les services rendus par les PP est donc un enjeu important. Dans ce cadre, l'objectif de notre étude était d'identifier des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion ainsi que les états de la végétation pertinents pour prédire ces services. Notre approche s'est appuyée sur une démarche en plusieurs étapes : i) identification et caractérisation des services fourragers et environnementaux pertinents pour les PP, ii) identification des critères d'aptitude (valeur nutritive, quantité de nectar disponible), qui permettent d'évaluer le degré d'atteinte du service, iii) prévision des valeurs de chaque critère d'aptitude à partir des états de la végétation (composition botanique et fonctionnelle) et iv) construction des liens entre les états de la végétation et des descripteurs pédoclimatiques (température, régime hydrique) et de pratiques de gestion (fertilisation, date de première fauche). Un travail de bibliographie, d'expertise et d'enquêtes en ferme a permis de sélectionner les services fourragers et environnementaux, les critères d'aptitude, les états de la végétation et les descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion. Au total, quatre services environnementaux et 10 services fourragers ont été étudiés, en tenant compte de 12 états de la végétation (composition botanique (présence et dominances en espèces) et fonctionnelle (traits de vie et propriétés des espèces)), de 15 descripteurs pédoclimatiques (température, humidité du sol) et 19 descripteurs des pratiques de gestion (fertilisation, intensité d'utilisations de la prairie,...). L'étude d'un réseau national de 190 parcelles nous a permis de montrer que les compositions fonctionnelle et botanique sont non redondantes et influencées par des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion différentes. La composition fonctionnelle est influencée par des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion alors que la composition botanique, qui fait appel à un plus grand nombre de descripteurs, est majoritairement prédite par des descripteurs pédoclimatiques. Les modèles de prévisions sont meilleurs pour la composition botanique que pour la composition fonctionnelle. L'étude de ce réseau ainsi que d'un dispositif en station expérimentale nous ont permis d'évaluer la qualité de prédiction des critères d'aptitude fourragers (production et valeur nutritive) à partir de la composition fonctionnelle (types fonctionnels (TF) de graminées, proportion de graminées, légumineuses et diverses) de la végétation. L'étude, dans un même milieu de trois prairies de composition en TF contrastée confirme sur l'ensemble de la saison de végétation les différences de qualité et de production de la prairie induites par la composition en TF. En revanche, à l'échelle du réseau national de prairies, la composition en TF n'explique qu'une part limitée des variations de qualité et de production observées. D'autres états de la végétation comme les proportions de légumineuses et de plantes diverses, ainsi que le stade moyen de la végétation et la teneur en matière sèche de la prairie contribuent également à expliquer les différences de production et de qualité entre prairies. Enfin une démarche multicritères nous a permis de construire une méthode d'évaluation des services fourragers et environnementaux à partir des critères d'aptitude

Evaluation of agronomic and environmental services of permanent grasslands from vegetation, environment and management

Les prairies permanentes (PP) jouent un rôle agronomique et environnemental important. Cependant, leur faible niveau de subventions, une méconnaissance de leur fonctionnement et un désintérêt de ces surfaces au profit de productions fourragères plus productives ont accéléré leur retournement. Revaloriser ces surfaces dans les systèmes fourragers en mettant notamment en avant les services rendus par les PP est donc un enjeu important. Dans ce cadre, l’objectif de notre étude était d’identifier des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion ainsi que les états de la végétation pertinents pour prédire ces services. Notre approche s’est appuyée sur une démarche en plusieurs étapes : i) identification et caractérisation des services fourragers et environnementaux pertinents pour les PP, ii) identification des critères d’aptitude (valeur nutritive, quantité de nectar disponible…), qui permettent d’évaluer le degré d’atteinte du service, iii) prévision des valeurs de chaque critère d’aptitude à partir des états de la végétation (composition botanique et fonctionnelle) et iv) construction des liens entre les états de la végétation et des descripteurs pédoclimatiques (température, régime hydrique…) et de pratiques de gestion (fertilisation, date de première fauche…). Un travail de bibliographie, d’expertise et d’enquêtes en ferme a permis de sélectionner les services fourragers et environnementaux, les critères d’aptitude, les états de la végétation et les descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion. Au total, quatre services environnementaux et 10 services fourragers ont été étudiés, en tenant compte de 12 états de la végétation (composition botanique (présence et dominances en espèces) et fonctionnelle (traits de vie et propriétés des espèces)), de 15 descripteurs pédoclimatiques (température, humidité du sol, …) et 19 descripteurs des pratiques de gestion (fertilisation, intensité d’utilisations de la prairie,...). L’étude d’un réseau national de 190 parcelles nous a permis de montrer que les compositions fonctionnelle et botanique sont non redondantes et influencées par des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion différentes. La composition fonctionnelle est influencée par des descripteurs pédoclimatiques et des pratiques de gestion alors que la composition botanique, qui fait appel à un plus grand nombre de descripteurs, est majoritairement prédite par des descripteurs pédoclimatiques. Les modèles de prévisions sont meilleurs pour la composition botanique que pour la composition fonctionnelle. L’étude de ce réseau ainsi que d’un dispositif en station expérimentale nous ont permis d’évaluer la qualité de prédiction des critères d’aptitude fourragers (production et valeur nutritive) à partir de la composition fonctionnelle (types fonctionnels (TF) de graminées, proportion de graminées, légumineuses et diverses) de la végétation. L’étude, dans un même milieu de trois prairies de composition en TF contrastée confirme sur l’ensemble de la saison de végétation les différences de qualité et de production de la prairie induites par la composition en TF. En revanche, à l’échelle du réseau national de prairies, la composition en TF n’explique qu’une part limitée des variations de qualité et de production observées. D’autres états de la végétation comme les proportions de légumineuses et de plantes diverses, ainsi que le stade moyen de la végétation et la teneur en matière sèche de la prairie contribuent également à expliquer les différences de production et de qualité entre prairies. Enfin une démarche multicritères nous a permis de construire une méthode d’évaluation des services fourragers et environnementaux à partir des critères d’aptitude.The contribution of permanent grasslands (PG) to agronomic and environmental services is important. However, their low level of subsidies, a lack of knowledge about their management and a disinterest of these surfaces in favour of more productive forage production have accelerated their downturn. The upgrade of these surfaces in forage systems in particular by studying services of PG is an important issue. In this context, the objective of our study was to identify pedoclimatic and management practices descriptors and characteristics of the vegetation relevant to predict these services. Our approach was based on different steps: i) identification and characterization of forage and environmental services relevant to the PG, ii) identification of aptitude criteria (herbage quality, amount of nectar available ...) which allow to assess the degree of achievement of the services, iii) prediction of values for each criterion of aptitude from characteristics of vegetation (botanical and functional composition) and iv) building links between characteristics of vegetation and pedoclimatic (temperature, soil moisture) and management practices (fertilization, date of first cut) descriptors. From the literature survey, expertise and farm surveys we selected the forage and environmental services, the criteria of aptitude, the characteristics of vegetation and pedoclimatic and management practices descriptors. In total, four environmental services and 11 feed services were studied, taking into account the 12 characteristics of the vegetation (botanical composition (presence and dominance of species) and functional composition (life traits and properties of species)), 15 pedoclimatic descriptors (temperature, soil moisture ...) and 19 management practices descriptors (fertilization, intensity of use of grassland...). The study of a national network of 190 grasslands allowed us to show that botanical and functional composition are non-redundant and influenced by different pedoclimatic and management practices descriptors. The functional composition is influenced by pedoclimatic and management practices descriptors while the botanical composition, which uses a larger number of descriptors, is mainly predicted by pedoclimatic descriptors. The model predictions are better for the botanical composition than for the functional composition. The study of this network and of an experiment in control conditions allowed us to evaluate the quality of prediction of criteria of aptitude for forage services from the functional composition (functional types (FT), proportion of grasses, legumes and forbs, middle stage and dry matter content) of the vegetation. The study in a common environment of three grasslands contrasted on FT composition confirms on the whole growth season the differences in quality and production of grassland that are linked to the FT composition. In contrast, at the scale of the national grassland network, FT composition alone is not sufficient to predict the observed differences in production and quality. Other characteristics of vegetation such as the proportion of legumes and forbs, as well as the mean stage of vegetation or the dry matter content also contribute to explain the differences in production and quality between grasslands. Finally, a multicriteria approach allowed us to build an evaluation method of forage and environmental services from the criteria of aptitude.Thus, this thesis work allowed the development of a method to predict the forage and environmental services provided by permanent grasslands from the knowledge of pedoclimatic characteristics, management practices and of simple vegetation criteri

Les prairies, une richesse et un support d’innovation pour des élevages de ruminants plus durables et acceptables

International audienceFace aux crises que subit l’élevage et aux questionnements forts de la société vis-à-vis de celui-ci, les prairies permanentes et temporaires pourraient contribuer à fournir une réponse positive et reconnue pour l’élevage de ruminants (bovin, ovins et caprins). L’objet de cet article est de proposer un état des lieux des nouvelles connaissances et des innovations en termes d’outils de gestion des prairies en zone tempérée, au regard de l’évolution des enjeux associées à l’élevage. Les connaissances sur le fonctionnement des prairies et leur gestion ont fortement progressé ces dernières années et ont été particulièrement approfondies pour les prairies permanentes, surfaces prairiales plus complexes à gérer. Leurs intérêts environnementaux sont multiples et confèrent aux prairies de réels atouts. A ces éléments s’ajoutent de forts avantages au regard de la santé des animaux et de la qualité nutritionnelle et organoleptique des produits animaux ayant un impact sur la santé humaine, mais aussi des perspectives intéressantes pour la résilience des systèmes de production face aux aléas climatiques et économiques. Au-delà de leur intérêt économique, ces éléments écosystémiques devraient permettre aux prairies de conforter leur place dans des élevages ruminants durables de demain et acceptables par la société

Dynamics of Plinian eruptions : re-assessment of volcanic hazard in Martinique

Les panaches volcaniques produits par les éruptions explosives représentent un aléa majeur dans les zones à proximité de volcans. Les modèles physiques développés ces quarante dernières années ont eu pour but de mieux comprendre ces éruptions et de quantifier les aléas associés. Les tests de robustesse de ces modèles prédictifs doivent reposer sur des données de terrain précises et détaillées sur les éruptions passées des volcans actifs. Nous proposons dans cette thèse de revisiter l’histoire éruptive plinienne de la montagne Pelée en Martinique (Petites Antilles) sur les vingt-quatre derniers milliers d’années. Nos résultats combinant travaux de terrain et datations au 14C nous permettent d’établir une nouvelle chronologie des éruptions passées en accord avec les observations réalisées sur un carottage des fonds sous-marins. Nous reconstruisons par la suite l'évolution dynamique des éruptions nouvellement découvertes de Bellefontaine (13 516 ans cal A.P.), Balisier (14 072 cal A.P.), Carbet (18 711 cal A.P.) et Étoile (21 450 cal A.P.) dont le grand intérêt réside dans leur axe de dispersion vers le sud, inhabituel et englobant des zones considérées comme sécurisées sur les cartes d’aléa actuelles. Les fortes similitudes observées entre toutes les éruptions pliniennes documentées de la montagne Pelée permettent de dresser un portrait du scénario éruptif le plus susceptible de se produire dans le futur. Ce scénario pouvant inclure un effondrement de la colonne éruptive et la production de coulées de densité pyroclastiques, nous modifions un modèle physique 1D de panache volcanique afin d'en améliorer les prédictions. Nous étudions dans un premier temps l'impact de la distribution de taille des fragments volcaniques sur la transition d’une colonne plinienne stable à une fontaine en effondrement. L'effet du vent est ensuite pris en compte grâce à des expériences en laboratoire inédites permettant de simuler des jets turbulents se formant dans un environnement soumis au vent. Nous proposons ainsi un nouveau modèle théorique validé par les expériences qui remet en cohérence les données de plusieurs éruptions pliniennes historiques majeures. Nous étudions ensuite la dispersion des cendres volcaniques lors des éruptions de Bellefontaine et Balisier à l'aide d'un modèle physique 2D pour comprendre l'origine de leur direction préférentielle vers le sud, et donc vers Fort-de-France, chef-lieu de la Martinique. Nos résultats permettent d’identifier des contextes atmosphériques particuliers durant lesquels le trajet du « jet-stream » subtropical est modifié, produisant alors des vents venant du nord sur la Martinique et pouvant disperser des cendres volcaniques sur les zones les plus peuplées. Cette approche intégrée, mêlant études de terrain, simulations numériques et expériences en laboratoire, nous permet alors de dresser une nouvelle carte d’aléa volcanique pour la Martinique considérant pour la première fois les éruptions pliniennes passées de la montagne Pelée depuis 24 000 ans, ainsi que la variabilité mensuelle des vents atmosphériques.Volcanic plumes produced by explosive eruptions represent a major threat in areas located near volcanoes. Physical models have been developed over the past forty years with an aim of better understanding these eruptions and assessing associated hazards. To test these models, we need robust and detailed field data from past and historical eruptions at active volcanoes. In this PhD work, we revisit the Plinian eruptive history of the Mount Pelée volcano in Martinique (Lesser Antilles) for the last 24,000 years. Our results combining new extensive field studies and carbon-dating measurements allow us to establish a new chronology of past eruptions, consistent with volcanic deposits identified in a deep-sea sediment core. We then reconstruct the dynamical evolution of the newly discovered eruptions of Bellefontaine (13,516 years cal BP), Balisier (14,072 cal BP), Carbet (18,711 cal BP) and Étoile (21,450 cal BP), whose great interest stems from their unusual southward dispersal axis encompassing areas that are considered to be safe in current hazard maps. The strong similarities observed between all documented Plinian eruptions of Mount Pelée volcano allow us to draw an accurate picture of the Plinian eruptive scenario most likely to occur in the future. This scenario may include a column collapse and the production of deadly pyroclastic density currents; we thus upgrade a 1D physical model of volcanic plume in order to improve its predictions. We first study the impact of the total grain-size distribution on the transition from a stable Plinian plume to a collapsing fountain. The effect of wind is then taken into account using laboratory experiments simulating turbulent jets rising in a windy environment. This new theoretical model, validated by laboratory experiments, is consistent with field data from several major historical Plinian eruptions. We then study the southward dispersal axis of the Bellefontaine and Balisier eruptions using a 2D physical model, in order to better understand this unusual dispersion towards Fort-de-France, capital of Martinique. Our results allow identifying peculiar atmospheric circulations associated to a modification of the subtropical jet-stream path, thus producing northerly winds over Martinique and spreading tephra towards the most populated areas of the island. This integrated approach, combining field studies, theoretical predictions and laboratory experiments, allows us to build a new volcanic hazard map for Martinique by taking into account for the first time the Plinian eruptions of the Mount Pelée volcano of the last 24,000 years, together with monthly variability of atmospheric winds

Dynamique des éruptions pliniennes : réévaluation de l'aléa volcanique en Martinique

Volcanic plumes produced by explosive eruptions represent a major threat in areas located near volcanoes. Physical models have been developed over the past forty years with an aim of better understanding these eruptions and assessing associated hazards. To test these models, we need robust and detailed field data from past and historical eruptions at active volcanoes. In this PhD work, we revisit the Plinian eruptive history of the Mount Pelée volcano in Martinique (Lesser Antilles) for the last 24,000 years. Our results combining new extensive field studies and carbon-dating measurements allow us to establish a new chronology of past eruptions, consistent with volcanic deposits identified in a deep-sea sediment core. We then reconstruct the dynamical evolution of the newly discovered eruptions of Bellefontaine (13,516 years cal BP), Balisier (14,072 cal BP), Carbet (18,711 cal BP) and Étoile (21,450 cal BP), whose great interest stems from their unusual southward dispersal axis encompassing areas that are considered to be safe in current hazard maps. The strong similarities observed between all documented Plinian eruptions of Mount Pelée volcano allow us to draw an accurate picture of the Plinian eruptive scenario most likely to occur in the future. This scenario may include a column collapse and the production of deadly pyroclastic density currents; we thus upgrade a 1D physical model of volcanic plume in order to improve its predictions. We first study the impact of the total grain-size distribution on the transition from a stable Plinian plume to a collapsing fountain. The effect of wind is then taken into account using laboratory experiments simulating turbulent jets rising in a windy environment. This new theoretical model, validated by laboratory experiments, is consistent with field data from several major historical Plinian eruptions. We then study the southward dispersal axis of the Bellefontaine and Balisier eruptions using a 2D physical model, in order to better understand this unusual dispersion towards Fort-de-France, capital of Martinique. Our results allow identifying peculiar atmospheric circulations associated to a modification of the subtropical jet-stream path, thus producing northerly winds over Martinique and spreading tephra towards the most populated areas of the island. This integrated approach, combining field studies, theoretical predictions and laboratory experiments, allows us to build a new volcanic hazard map for Martinique by taking into account for the first time the Plinian eruptions of the Mount Pelée volcano of the last 24,000 years, together with monthly variability of atmospheric winds.Les panaches volcaniques produits par les éruptions explosives représentent un aléa majeur dans les zones à proximité de volcans. Les modèles physiques développés ces quarante dernières années ont eu pour but de mieux comprendre ces éruptions et de quantifier les aléas associés. Les tests de robustesse de ces modèles prédictifs doivent reposer sur des données de terrain précises et détaillées sur les éruptions passées des volcans actifs. Nous proposons dans cette thèse de revisiter l’histoire éruptive plinienne de la montagne Pelée en Martinique (Petites Antilles) sur les vingt-quatre derniers milliers d’années. Nos résultats combinant travaux de terrain et datations au 14C nous permettent d’établir une nouvelle chronologie des éruptions passées en accord avec les observations réalisées sur un carottage des fonds sous-marins. Nous reconstruisons par la suite l'évolution dynamique des éruptions nouvellement découvertes de Bellefontaine (13 516 ans cal A.P.), Balisier (14 072 cal A.P.), Carbet (18 711 cal A.P.) et Étoile (21 450 cal A.P.) dont le grand intérêt réside dans leur axe de dispersion vers le sud, inhabituel et englobant des zones considérées comme sécurisées sur les cartes d’aléa actuelles. Les fortes similitudes observées entre toutes les éruptions pliniennes documentées de la montagne Pelée permettent de dresser un portrait du scénario éruptif le plus susceptible de se produire dans le futur. Ce scénario pouvant inclure un effondrement de la colonne éruptive et la production de coulées de densité pyroclastiques, nous modifions un modèle physique 1D de panache volcanique afin d'en améliorer les prédictions. Nous étudions dans un premier temps l'impact de la distribution de taille des fragments volcaniques sur la transition d’une colonne plinienne stable à une fontaine en effondrement. L'effet du vent est ensuite pris en compte grâce à des expériences en laboratoire inédites permettant de simuler des jets turbulents se formant dans un environnement soumis au vent. Nous proposons ainsi un nouveau modèle théorique validé par les expériences qui remet en cohérence les données de plusieurs éruptions pliniennes historiques majeures. Nous étudions ensuite la dispersion des cendres volcaniques lors des éruptions de Bellefontaine et Balisier à l'aide d'un modèle physique 2D pour comprendre l'origine de leur direction préférentielle vers le sud, et donc vers Fort-de-France, chef-lieu de la Martinique. Nos résultats permettent d’identifier des contextes atmosphériques particuliers durant lesquels le trajet du « jet-stream » subtropical est modifié, produisant alors des vents venant du nord sur la Martinique et pouvant disperser des cendres volcaniques sur les zones les plus peuplées. Cette approche intégrée, mêlant études de terrain, simulations numériques et expériences en laboratoire, nous permet alors de dresser une nouvelle carte d’aléa volcanique pour la Martinique considérant pour la première fois les éruptions pliniennes passées de la montagne Pelée depuis 24 000 ans, ainsi que la variabilité mensuelle des vents atmosphériques