GIS and geodatabases application to global scale plate tectonics modelling

Les reconstructions palinspastiques fournissent le cadre idéal à de nombreuses études géologiques, géographiques, océanographique ou climatiques. En tant qu?historiens de la terre, les "reconstructeurs" essayent d?en déchiffrer le passé. Depuis qu?ils savent que les continents bougent, les géologues essayent de retracer leur évolution à travers les âges. Si l?idée originale de Wegener était révolutionnaire au début du siècle passé, nous savons depuis le début des années « soixante » que les continents ne "dérivent" pas sans but au milieu des océans mais sont inclus dans un sur-ensemble associant croûte « continentale » et « océanique »: les plaques tectoniques. Malheureusement, pour des raisons historiques aussi bien que techniques, cette idée ne reçoit toujours pas l'écho suffisant parmi la communauté des reconstructeurs. Néanmoins, nous sommes intimement convaincus qu?en appliquant certaines méthodes et certains principes il est possible d?échapper à l?approche "Wégenerienne" traditionnelle pour enfin tendre vers la tectonique des plaques. Le but principal du présent travail est d?exposer, avec tous les détails nécessaires, nos outils et méthodes. Partant des données paléomagnétiques et paléogéographiques classiquement utilisées pour les reconstructions, nous avons développé une nouvelle méthodologie replaçant les plaques tectoniques et leur cinématique au coeur du problème. En utilisant des assemblages continentaux (aussi appelés "assemblées clés") comme des points d?ancrage répartis sur toute la durée de notre étude (allant de l?Eocène jusqu?au Cambrien), nous développons des scénarios géodynamiques permettant de passer de l?une à l?autre en allant du passé vers le présent. Entre deux étapes, les plaques lithosphériques sont peu à peu reconstruites en additionnant/ supprimant les matériels océaniques (symbolisés par des isochrones synthétiques) aux continents. Excepté lors des collisions, les plaques sont bougées comme des entités propres et rigides. A travers les âges, les seuls éléments évoluant sont les limites de plaques. Elles sont préservées aux cours du temps et suivent une évolution géodynamique consistante tout en formant toujours un réseau interconnecté à travers l?espace. Cette approche appelée "limites de plaques dynamiques" intègre de multiples facteurs parmi lesquels la flottabilité des plaques, les taux d'accrétions aux rides, les courbes de subsidence, les données stratigraphiques et paléobiogéographiques aussi bien que les évènements tectoniques et magmatiques majeurs. Cette méthode offre ainsi un bon contrôle sur la cinématique des plaques et fournit de sévères contraintes au modèle. Cette approche "multi-source" nécessite une organisation et une gestion des données efficaces. Avant le début de cette étude, les masses de données nécessaires était devenues un obstacle difficilement surmontable. Les SIG (Systèmes d?Information Géographiques) et les géo-databases sont des outils informatiques spécialement dédiés à la gestion, au stockage et à l?analyse des données spatialement référencées et de leurs attributs. Grâce au développement dans ArcGIS de la base de données PaleoDyn nous avons pu convertir cette masse de données discontinues en informations géodynamiques précieuses et facilement accessibles pour la création des reconstructions. Dans le même temps, grâce à des outils spécialement développés, nous avons, tout à la fois, facilité le travail de reconstruction (tâches automatisées) et amélioré le modèle en développant fortement le contrôle cinématique par la création de modèles de vitesses des plaques. Sur la base des 340 terranes nouvellement définis, nous avons ainsi développé un set de 35 reconstructions auxquelles est toujours associé un modèle de vitesse. Grâce à cet ensemble de données unique, nous pouvons maintenant aborder des problématiques majeurs de la géologie moderne telles que l?étude des variations du niveau marin et des changements climatiques. Nous avons commencé par aborder un autre problème majeur (et non définitivement élucidé!) de la tectonique moderne: les mécanismes contrôlant les mouvements des plaques. Nous avons pu observer que, tout au long de l?histoire de la terre, les pôles de rotation des plaques (décrivant les mouvements des plaques à la surface de la terre) tendent à se répartir le long d'une bande allant du Pacifique Nord au Nord de l'Amérique du Sud, l'Atlantique Central, l'Afrique du Nord, l'Asie Centrale jusqu'au Japon. Fondamentalement, cette répartition signifie que les plaques ont tendance à fuir ce plan médian. En l'absence d'un biais méthodologique que nous n'aurions pas identifié, nous avons interprété ce phénomène comme reflétant l'influence séculaire de la Lune sur le mouvement des plaques. La Lune sur le mouvement des plaques. Le domaine océanique est la clé de voute de notre modèle. Nous avons attaché un intérêt tout particulier à le reconstruire avec beaucoup de détails. Dans ce modèle, la croûte océanique est préservée d?une reconstruction à l?autre. Le matériel crustal y est symbolisé sous la forme d?isochrones synthétiques dont nous connaissons les âges. Nous avons également reconstruit les marges (actives ou passives), les rides médio-océaniques et les subductions intra-océaniques. En utilisant ce set de données très détaillé, nous avons pu développer des modèles bathymétriques 3-D unique offrant une précision bien supérieure aux précédents.<br/><br/>Palinspastic reconstructions offer an ideal framework for geological, geographical, oceanographic and climatology studies. As historians of the Earth, "reconstructers" try to decipher the past. Since they know that continents are moving, geologists a trying to retrieve the continents distributions through ages. If Wegener?s view of continent motions was revolutionary at the beginning of the 20th century, we know, since the Early 1960?s that continents are not drifting without goal in the oceanic realm but are included in a larger set including, all at once, the oceanic and the continental crust: the tectonic plates. Unfortunately, mainly due to technical and historical issues, this idea seems not to receive a sufficient echo among our particularly concerned community. However, we are intimately convinced that, by applying specific methods and principles we can escape the traditional "Wegenerian" point of view to, at last, reach real plate tectonics. This is the main aim of this study to defend this point of view by exposing, with all necessary details, our methods and tools. Starting with the paleomagnetic and paleogeographic data classically used in reconstruction studies, we developed a modern methodology placing the plates and their kinematics at the centre of the issue. Using assemblies of continents (referred as "key assemblies") as anchors distributed all along the scope of our study (ranging from Eocene time to Cambrian time) we develop geodynamic scenarios leading from one to the next, from the past to the present. In between, lithospheric plates are progressively reconstructed by adding/removing oceanic material (symbolized by synthetic isochrones) to major continents. Except during collisions, plates are moved as single rigid entities. The only evolving elements are the plate boundaries which are preserved and follow a consistent geodynamical evolution through time and form an interconnected network through space. This "dynamic plate boundaries" approach integrates plate buoyancy factors, oceans spreading rates, subsidence patterns, stratigraphic and paleobiogeographic data, as well as major tectonic and magmatic events. It offers a good control on plate kinematics and provides severe constraints for the model. This multi-sources approach requires an efficient data management. Prior to this study, the critical mass of necessary data became a sorely surmountable obstacle. GIS and geodatabases are modern informatics tools of specifically devoted to store, analyze and manage data and associated attributes spatially referenced on the Earth. By developing the PaleoDyn database in ArcGIS software we converted the mass of scattered data offered by the geological records into valuable geodynamical information easily accessible for reconstructions creation. In the same time, by programming specific tools we, all at once, facilitated the reconstruction work (tasks automation) and enhanced the model (by highly increasing the kinematic control of plate motions thanks to plate velocity models). Based on the 340 terranes properly defined, we developed a revised set of 35 reconstructions associated to their own velocity models. Using this unique dataset we are now able to tackle major issues of the geology (such as the global sea-level variations and climate changes). We started by studying one of the major unsolved issues of the modern plate tectonics: the driving mechanism of plate motions. We observed that, all along the Earth?s history, plates rotation poles (describing plate motions across the Earth?s surface) tend to follow a slight linear distribution along a band going from the Northern Pacific through Northern South-America, Central Atlantic, Northern Africa, Central Asia up to Japan. Basically, it sighifies that plates tend to escape this median plan. In the absence of a non-identified methodological bias, we interpreted it as the potential secular influence ot the Moon on plate motions. The oceanic realms are the cornerstone of our model and we attached a particular interest to reconstruct them with many details. In this model, the oceanic crust is preserved from one reconstruction to the next. The crustal material is symbolised by the synthetic isochrons from which we know the ages. We also reconstruct the margins (active or passive), ridges and intra-oceanic subductions. Using this detailed oceanic dataset, we developed unique 3-D bathymetric models offering a better precision than all the previously existing ones.

Testing the influence of topography and material properties on catchment-scale soil moisture patterns using remotely sensed vegetation patterns in a humid temperate catchment, northern Britain

In order to evaluate the relationship between the apparent complexity of hillslope soil moisture and the emergent patterns of catchment hydrological behaviour and water quality, we need fine-resolution catchment-wide data on soil moisture characteristics. This study proposes a methodology whereby vegetation patterns obtained from high-resolution orthorectified aerial photographs are used as an indicator of soil moisture characteristics. This enables us to examine a set of hypotheses regarding what drives the spatial patterns of soil moisture at the catchment scale (material properties or topography). We find that the pattern of Juncus effusus vegetation is controlled largely by topography and mediated by the catchment's material properties. Characterizing topography using the topographic index adds value to the soil moisture predictions relative to slope or upslope contributing area (UCA). However, these predictions depart from the observed soil moisture patterns at very steep slopes or low UCAs. Copyright (c) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Spatially varying selection shapes life history clines among populations of Drosophila melanogaster from sub-Saharan Africa.

Clines in life history traits, presumably driven by spatially varying selection, are widespread. Major latitudinal clines have been observed, for example, in Drosophila melanogaster, an ancestrally tropical insect from Africa that has colonized temperate habitats on multiple continents. Yet, how geographic factors other than latitude, such as altitude or longitude, affect life history in this species remains poorly understood. Moreover, most previous work has been performed on derived European, American and Australian populations, but whether life history also varies predictably with geography in the ancestral Afro-tropical range has not been investigated systematically. Here, we have examined life history variation among populations of D. melanogaster from sub-Saharan Africa. Viability and reproductive diapause did not vary with geography, but body size increased with altitude, latitude and longitude. Early fecundity covaried positively with altitude and latitude, whereas lifespan showed the opposite trend. Examination of genetic variance-covariance matrices revealed geographic differentiation also in trade-off structure, and QST -FST analysis showed that life history differentiation among populations is likely shaped by selection. Together, our results suggest that geographic and/or climatic factors drive adaptive phenotypic differentiation among ancestral African populations and confirm the widely held notion that latitude and altitude represent parallel gradients.

Reconceptualizing Chinese state-owned entreprise in Africa : double embeddedness and localization in Ghana

Challenging the view of asymmetrical power relations between China and Africa, this thesis questions the "Chinese comparative advantages" (monolithic state power and economic advantages) of Chinese state-owned enterprises (SOEs) in Africa. It argues that the power dynamics between Chinese and African actors are dialectical and pluralistic, with localized social capital representing the true Chinese competitive advantage in Africa. Based on ethnographical fieldwork conducted in Ghana, this thesis shows that Chinese SOEs pursue their globalization in a double context - that of the deliberate "retreat" of the Chinese state, and more importantly, that of Ghanaian governance and society (characterized by political party patronage, extraversion dynamics, and worker agency). The trajectories of Chinese expatriates' expatriation/ social promotion and their SOEs' globalization/ localization are mutually influenced and reinforced. By cultivating local relationships and knowledge, a provincial Chinese SOE in Ghana can outperform a large Chinese central SOE, even if the latter has more support from the Chinese state. Moreover, the recent effort to build a "socially acceptable Chinese community" in Ghana has renewed the power dynamics between the Chinese state and the SOEs. All these observations provide for constructing a new perspective of Chinese SOEs in Africa - a "second-class" Chinese globalization - the SOEs may begin with few privileges, but promotion over time is possible. -- A contre pied des approches postulant des relations de pouvoir asymétriques entre la Chine et l'Afrique, cette thèse interroge les « avantages comparatifs chinois » (pouvoir de l'État monolithique et avantages économiques) des entreprises publiques chinoises (EPC) en Afrique. Elle soutient l'idée selon laquelle les dynamiques de pouvoir entre les acteurs chinois et africains est dialectique et pluraliste, et le capital social localisé étant le véritable avantage compétitif chinois en Afrique. S'appuyant sur un travail de terrain ethnographique au Ghana, cette thèse montre que les EPC poursuivent leur mondialisation dans un double contexte - celui de la «retraite» délibérée de l'État chinois, et, de façon plus importante, celui de la gouvernance et de la société ghanéennes (caractérisées par un clientélisme des partis politiques, une dynamique d'extraversion et le pouvoir de négociation des travailleurs). Les trajectoires d'expatriation / de promotion sociale des expatriés chinois et la mondialisation / localisation de leurs EPC s'influencent et se renforcent mutuellement. En cultivant des relations et des connaissances locales, une EPC provinciale au Ghana peut surpasser une grande EPC centrale, même si cette dernière reçoit plus de soutien de l'État chinois. En outre, les efforts récents visant à construire une «communauté chinoise socialement acceptable» au Ghana ont renouvelé la dynamique du pouvoir entre l'État chinois et les EPC. Ces observations permettent de construire une nouvelle perspective des EPC en Afrique - la globalisation chinoise de « deuxième classe » - les EPC peuvent débuter avec peu de privilèges, mais leur promotion reste possible avec le temps.

High blood pressure in Sub-Saharan Africa: why prevention, detection, and control are urgent and important

In 2010, hypertension in Sub-Saharan Africa was theleading risk for death, incr easing by 67% since 1990.Hypertension was estimated to cause more than500,000 deaths and 10 million years of life lost in2010 in Sub-Saharan Africa. It was also the sixthleading risk for disability (contributing to more than 11million disability-adjusted life years).3In Sub-Saharan Africa, stroke, the major clinical outcome of uncon-trolled hypertension, has increased 46% since 1990 tobecome the fifth leading risk for death.

Farmer-Managed Natural Regeneration Enhances Rural Livelihoods in Dryland West Africa

Declining agricultural productivity, land clearance and climate change are compounding the vulnerability of already marginal rural populations in West Africa. 'Farmer-Managed Natural Regeneration' (FMNR) is an approach to arable land restoration and reforestation that seeks to reconcile sustained food production, conservation of soils and protection of biodiversity. It involves selecting and protecting the most vigorous stems regrowing from live stumps of felled trees, pruning off all other stems, and pollarding the chosen stems to grow into straight trunks. Despite widespread enthusiasm and application of FMNR by environmental management and development projects, to date, no research has provided a measure of the aggregate livelihood impact of community adoption of FMNR. This paper places FMNR in the context of other agroforestry initiatives, then seeks to quantify the value of livelihood outcomes of FMNR. We review published and unpublished evidence about the impacts of FMNR, and present a new case study that addresses gaps in the evidence base. The case study focuses on a FMNR project in the district of Talensi in the semi-arid Upper East Region in Ghana. The case study employs a Social Return on Investment (SROI) analysis, which identifies proxy financial values for non-economic as well as economic benefits. The results demonstrate income and agricultural benefits, but also show that asset creation, increased consumption of wild resources, health improvements and psycho-social benefits created more value in FMNR-adopting households during the period of the study than increases in income and agricultural yields.