New stimuli-responsive block random copolymers and their aggregation

Les polymères sensibles à des stimuli ont été largement étudiés ces dernières années notamment en vue d’applications biomédicales. Ceux-ci ont la capacité de changer leurs propriétés de solubilité face à des variations de pH ou de température. Le but de cette thèse concerne la synthèse et l’étude de nouveaux diblocs composés de deux copolymères aléatoires. Les polymères ont été obtenus par polymérisation radicalaire contrôlée du type RAFT (reversible addition-fragmentation chain-transfer). Les polymères à bloc sont formés de monomères de méthacrylates et/ou d’acrylamides dont les polymères sont reconnus comme thermosensibles et sensible au pH. Premièrement, les copolymères à bloc aléatoires du type AnBm-b-ApBq ont été synthétisés à partir de N-n-propylacrylamide (nPA) et de N-ethylacrylamide (EA), respectivement A et B, par polymérisation RAFT. La cinétique de copolymérisation des poly(nPAx-co-EA1-x)-block-poly(nPAy-co-EA1-y) et leur composition ont été étudiées afin de caractériser et évaluer les propriétés physico-chimiques des copolymères à bloc aléatoires avec un faible indice de polydispersité . Leurs caractères thermosensibles ont été étudiés en solution aqueuse par spectroscopie UV-Vis, turbidimétrie et analyse de la diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les points de trouble (CP) observés des blocs individuels et des copolymères formés démontrent des phases de transitions bien définies lors de la chauffe. Un grand nombre de macromolécules naturels démontrent des réponses aux stimuli externes tels que le pH et la température. Aussi, un troisième monomère, 2-diethylaminoethyl methacrylate (DEAEMA), a été ajouté à la synthèse pour former des copolymères à bloc , sous la forme AnBm-b-ApCq , et qui offre une double réponse (pH et température), modulable en solution. Ce type de polymère, aux multiples stimuli, de la forme poly(nPAx-co-DEAEMA1-x)-block-poly(nPAy-co-EA1-y), a lui aussi été synthétisé par polymérisation RAFT. Les résultats indiquent des copolymères à bloc aléatoires aux propriétés physico-chimiques différentes des premiers diblocs, notamment leur solubilité face aux variations de pH et de température. Enfin, le changement d’hydrophobie des copolymères a été étudié en faisant varier la longueur des séquences des blocs. Il est reconnu que la longueur relative des blocs affecte les mécanismes d’agrégation d’un copolymère amphiphile. Ainsi avec différents stimuli de pH et/ou de température, les expériences effectuées sur des copolymères à blocaléatoires de différentes longueurs montrent des comportements d’agrégation intéressants, évoluant sous différentes formes micellaires, d’agrégats et de vésicules.

Natural air conditioning, traditions and trends : high performance of sustainable indoor ventilation in a hot and dry climate

De nos jours, l'utilisation accrue de combustibles à base de fossiles et l'électricité met en péril l'environnement naturel à cause des niveaux élevés de pollution. Il est donc plausible de prévoir des économies d'énergie significatives grâce à la climatisation dite «naturelle»». En accord avec les objectifs acceptés à l'échelle internationale d'une architecture «verte» et durable, l'utilisation de cours intérieures associées aux capteurs de vent, aux murs-Trombe et à d'autres systèmes de climatisation naturelle (aussi bien traditionnels que nouveaux), paraît prometteuse. Ce mémoire propose une analyse de nouvelles approches à la climatisation naturelle et à la production d'air frais avec une consommation minimale d'énergie, eu égard aux traditions et aux tendances, en particulier dans les zones climatiques chaudes et sèches comme l'Iran. Dans ce contexte, regarder l'architecture de l'Islam et la discipline du Qur'an paraissent offrir un guide pour comprendre l'approche musulmane aux processus de décision en design. Nous regardons donc les traditions et les tendances en ce qui concerne la climatisation naturelle à travers l'élément le plus important du contexte islamique, à savoir le Qur'an. C'est pourquoi, à l'intérieur du thème de la tradition, nous avons pris en compte quelques considérations concernant l'influence de l'Islam, et en particulier le respect de la nature associé à un équilibre entre l'harmonie et l'individualité. Ce sont autant de facteurs qui influencent la prise de décisions visant à résoudre des problèmes scientifiques majeurs selon la philosophie et les méthodes islamiques ; ils nous permettent de faire quelques recommandations. La description des principes sous-jacents aux capteurs à vent et des antécédents trouvés dans la nature tels que les colonies de termites, est présentée également. Sous la rubrique tendances, nous avons introduit l'utilisation de matériaux et de principes de design nouveaux. Regarder simultanément ces matériaux nouveaux et l'analogie des colonies de termites suggère de bonnes approches à la conception d'abris pour les victimes de tremblements de terre dans les régions sisimques. Bam, une ville iranienne, peut être considérée comme un exemple spécifique illustrant où les principes exposés dans ce mémoire peuvent s'appliquer le plus adéquatement.

The Gaia Commission: Climate Change and Moral Responsibility

Travail créatif / Creative Work

Supramolecular polymers azo-containing : photo-responsive block copolymer elastomers and homopolymers

Beaucoup d'efforts dans le domaine des matériaux polymères sont déployés pour développer de nouveaux matériaux fonctionnels pour des applications spécifiques, souvent très sophistiquées, en employant des méthodes simplifiées de synthèse et de préparation. Cette thèse porte sur les polymères photosensibles – i.e. des matériaux fonctionnels qui répondent de diverses manières à la lumière – qui sont préparés à l'aide de la chimie supramoléculaire – i.e. une méthode de préparation qui repose sur l'auto-assemblage spontané de motifs moléculaires plus simples via des interactions non covalentes pour former le matériau final désiré. Deux types de matériaux photosensibles ont été ciblés, à savoir les élastomères thermoplastiques à base de copolymères à blocs (TPE) et les complexes d'homopolymères photosensibles. Les TPEs sont des matériaux bien connus, et même commercialisés, qui sont généralement composés d’un copolymère tribloc, avec un bloc central très flexible et des blocs terminaux rigides qui présentent une séparation de phase menant à des domaines durs isolés, composés des blocs terminaux rigides, dans une matrice molle formée du bloc central flexible, et ils ont l'avantage d'être recyclable. Pour la première fois, au meilleur de notre connaissance, nous avons préparé ces matériaux avec des propriétés photosensibles, basé sur la complexation supramoléculaire entre un copolymère tribloc simple parent et une petite molécule possédant une fonctionnalité photosensible via un groupe azobenzène. Plus précisément, il s’agit de la complexation ionique entre la forme quaternisée d'un copolymère à blocs, le poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle)-poly(acrylate de n-butyle)-poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle) (PDM-PnBA-PDM), synthétisé par polymérisation radicalaire par transfert d’atomes (ATRP), et l'orange de méthyle (MO), un composé azo disponible commercialement comportant un groupement SO3 -. Le PnBA possède une température de transition vitreuse en dessous de la température ambiante (-46 °C) et les blocs terminaux de PDM complexés avec le MO ont une température de transition vitreuse élevée (140-180 °C, en fonction de la masse molaire). Des tests simples d'élasticité montrent que les copolymères à blocs complexés avec des fractions massiques allant de 20 à 30% présentent un caractère élastomère. Des mesures d’AFM et de TEM (microscopie à force atomique et électronique à ii transmission) de films préparés à l’aide de la méthode de la tournette, montrent une corrélation entre le caractère élastomère et les morphologies où les blocs rigides forment une phase minoritaire dispersée (domaines sphériques ou cylindriques courts). Une phase dure continue (morphologie inversée) est observée pour une fraction massique en blocs rigides d'environ 37%, ce qui est beaucoup plus faible que celle observée pour les copolymères à blocs neutres, dû aux interactions ioniques. La réversibilité de la photoisomérisation a été démontrée pour ces matériaux, à la fois en solution et sous forme de film. La synthèse du copolymère à blocs PDM-PnBA-PDM a ensuite été optimisée en utilisant la technique d'échange d'halogène en ATRP, ainsi qu’en apportant d'autres modifications à la recette de polymérisation. Des produits monodisperses ont été obtenus à la fois pour la macroamorceur et le copolymère à blocs. À partir d'un seul copolymère à blocs parent, une série de copolymères à blocs partiellement/complètement quaternisés et complexés ont été préparés. Des tests préliminaires de traction sur les copolymères à blocs complexés avec le MO ont montré que leur élasticité est corrélée avec la fraction massique du bloc dur, qui peut être ajustée par le degré de quaternisation et de complexation. Finalement, une série de complexes d'homopolymères auto-assemblés à partir du PDM et de trois dérivés azobenzènes portant des groupes (OH, COOH et SO3) capables d'interactions directionnelles avec le groupement amino du PDM ont été préparés, où les dérivés azo sont associés avec le PDM, respectivement, via des interactions hydrogène, des liaisons ioniques combinées à une liaison hydrogène à travers un transfert de proton (acidebase), et des interactions purement ioniques. L'influence de la teneur en azo et du type de liaison sur la facilité d’inscription des réseaux de diffraction (SRG) a été étudiée. L’efficacité de diffraction des SRGs et la profondeur des réseaux inscrits à partir de films préparés à la méthode de la tournette montrent que la liaison ionique et une teneur élevée en azo conduit à une formation plus efficace des SRGs.

Adaptation of agriculture to climate change in Quebec : the co-construction of agricultural policies in the RCM of Haut-Richelieu

Les facteurs climatiques ainsi bien que les facteurs non-climatiques doivent être pris en considération dans le processus d'adaptation de l'agriculture aux changements et à la variabilité climatiques (CVC). Ce changement de paradigme met l'agent humain au centre du processus d'adaptation, ce qui peut conduire à une maladaptation. Suite aux débats sur les changements climatiques qui ont attiré l'attention scientifique et publique dans les années 1980 et 1990, l'agriculture canadienne est devenue un des points focaux de plusieurs études pionnières sur les CVC, un phénomène principalement dû à l’effet anthropique. Pour faire face aux CVC, ce n’est pas seulement la mitigation qui est importante mais aussi l’adaptation. Quand il s'agit de l'adaptation, c'est plutôt la variabilité climatique qui nous intéresse que simplement les augmentations moyennes des températures. L'objectif général de ce mémoire de maîtrise est d'améliorer la compréhension des processus d'adaptation et de construction de la capacité d'adaptation ai niveau de la ferme et de la communauté agricole à travers un processus ascendant, c’est-à-dire en utilisant l'approche de co-construction (qui peut également être considéré comme une stratégie d'adaptation en soi), pour développer une gestion et des outils de planification appropriés aux parties prenantes pour accroître ainsi la capacité d'adaptation de la communauté agricole. Pour y arriver, l'approche grounded theory est utilisée. Les résultats consistent de cinq catégories interdépendantes de codes élargis, conceptuellement distinctes et avec un plus grand niveau d'abstraction. La MRC du Haut-Richelieu a été choisie comme étude de cas en raison de plusieurs de ses dimensions agricoles, à part de ses conditions biophysiques favorables. 15 entrevues ont été menées avec les agriculteurs. Les résultats montrent que si certains agriculteurs ont reconnu les côtés positifs et négatifs des CVC, d’autres sont très optimistes à ce sujet comme se ils ne voient que le côté positif; d'où la nécessité de voir les deux côtés des CVC. Aussi, il y a encore une certaine incertitude liée aux CVC, qui vient de la désinformation et la désensibilisation des agriculteurs principalement en ce qui concerne les causes des CVC ainsi que la nature des événements climatiques. En outre, et compte tenu du fait que l'adaptation a plusieurs caractéristiques et types, il existe de nombreux types d'adaptation qui impliquent à la fois l'acteur privé et le gouvernement. De plus, les stratégies d'adaptation doivent être élaborées conjointement par les agriculteurs en concert avec d'autres acteurs, à commencer par les agronomes, car ils servent en tant que relais important entre les agriculteurs et d'autres parties prenantes telles que les institutions publiques et les entreprises privées.

Judging Culpability in Dwyer’s Climate Change “Gaia Commission”: A Response to Dwyer

Commentaire / Commentary

Individual and Collective Responsiveness to Climate Change: A Response to Dwyer

Commentaire / Commentary

Impact of Western Ghats Orography on the Weather and Climate over Southern Peninsular India-A Mesoscale Modelling Study

The thesis gives a general introduction about the topic include India, the spatial and temporal variation of the surface meteorological parameters are dealt in detail. The general pattern of the winds over the region in different seasons and the generation and movements of the thermally and dynamically originated local wind systems of Western Ghats region has been studied. The modification of the prevailing winds over region by the Palghat Gap and its effect on the mouth regions pf the gap is analysed in great depth. The thesis gives the information of climatic elements of the mountain region such as energy budgets, rainfall studies, evaporation and condensation and the variation in the heat fluxes over the region. The impact of orography is studied in a different approach. The type of hypothetical study gives more insight into the control of mountain on the distribution of meteorological parameter over the study region and helps to quantify the impact of the mountain in varying the weather climate of region. The detailed study of the hydro-meteorological aspects of the main river basins of the region also should be included to the climatic studies for the total understanding of the weather and climate over the region.

Impacts of Climate variability on Agriculture in Kerala

The study revealed that southwest monsoon rainfall in Kerala has been declining while increasing in post monsoon season. The annual rainfall exhibits a cyclic trend of 40-60 years, with a significant decline in recent decades. The intensity of climatological droughts was increasing across the State of Kerala through it falls under heavy rainfall zone due to unimodal rainfall pattern. The moisture index across the State of Kerala was moving from B4 to B3 humid, indicating that the State was moving from wetness to dryness within the humid climate.The study confirms that a warming Kerala is real as maximum, minimum and mean temperatures and temperature ranges are increasing. The rate of increase in maximum temperature was high (1.46°C) across the high ranges, followed by the coastal belt (1.09°C) of Kerala while the rate of increase was relatively marginal (0.25°C) across the midlands. The rate of increase in temperature across the high ranges is probably high because of deforestation. It indicates that the highranges and coastal belts in Kerala are vulnerable to global warming and climate change when compared to midlands.Interestingly, the trend in annual rainfall is increasing at Pampadumpara (Idukki), while declining at Ambalavayal across the highranges. In the case of maximum temperature, it was showing increasing trend at Pampadumpara while declining trend at Ambalavayal. In the case of minimum temperature it is declining at Pampadumpara while increasing in Ambalavalal.The paddy productivity in Kerala during kharif / virippu is unlikely to decline due to increasing temperature on the basis of long term climate change, but likely to decline to a considerable extent due to prolonged monsoon season, followed by unusual summer rains as noticed in 2007-08 and 2010-11.All the plantation crops under study are vulnerable to climate variability such as floods and droughts rather than long term changes in temperature and rainfall.

Studies on rainfall variability and the influence of orography and land use on the climate of Peninsular India

The present study helped to understand the trend in rainfall patterns at smaller spatial scales and the large regional differences in the variability of rainfall. The effect of land use and orography on the diurnal variability is also understood. But a better understanding on the long term variation in rainfall is possible by using a longer dataset,which may provide insight into the rainfall variation over country during the past century. The basic mechanism behind the interannual rainfall variability would be possible with numerical studies using coupled Ocean-Atmosphere models. The regional difference in the active-break conditions points to the significance of regional studies than considering India as a single unit. The underlying dynamics of diurnal variability need to be studied by making use of a high resolution model as the present study could not simulate the local onshore circulation. Also the land use modification in this study, selected a region, which is surrounded by crop land. This implies the high possibility for the conversion of the remaining region to agricultural land. Therefore the study is useful than considering idealized conditions, but the adverse effect of irrigated crop is more than non-irrigated crop. Therefore, such studies would help to understand the climate changes occurred in the recent period. The large accumulation of rainfall between 300-600 m height of western Ghats has been found but the reason behind this need to be studied, which is possible by utilizing datasets that would better represent the orography and landuse over the region in high resolution model. Similarly a detailed analysis is needed to clearly identify the causative relations of the predictors identified with the predictant and the physical reasons behind them. New approaches that include nonlinear relationships and dynamical variables from model simulations can be included in the existing statistical models to improve the skill of the models. Also the statistical models for the forecasts of monsoon have to be continually updated.

Coconut Phenology and Yield Response to Climate Variability and Change

The present investigation on “Coconut Phenology and Yield Response to Climate Variability and Change” was undertaken at the experimental site, at the Regional Station, Coconut Development Board, KAU Campus, Vellanikkara. Ten palms each of eight-year-old coconut cultivars viz., Tiptur Tall, Kuttiadi (WCT), Kasaragod (WCT) and Komadan (WCT) were randomly selected.The study therefore, reinforces our traditional knowledge that the coconut palm is sensitive to changing weather conditions during the period from primordium initiation to harvest of nuts (about 44 months). Absence of rainfall from December to May due to early withdrawal of northeast monsoon, lack of pre monsoon showers and late onset of southwest monsoon adversely affect the coconut productivity to a considerable extent in the following year under rainfed conditions. The productivity can be increased by irrigating the coconut palm during the dry periods.Increase in temperature, aridity index, number of severe summer droughts and decline in rainfall and moisture index were the major factors for a marginal decline or stagnation in coconut productivity over a period of time, though various developmental schemes were in operation for sustenance of coconut production in the State of Kerala. It can be attributed to global warming and climate change. Therefore, there is a threat to coconut productivity in the ensuing decades due to climate variability and change. In view of the above, there is an urgent need for proactive measures as a part of climate change adaptation to sustain coconut productivity in the State of Kerala.The coconut productivity is more vulnerable to climate variability such as summer droughts rather than climate change in terms of increase in temperature and decline in rainfall, though there was a marginal decrease (1.6%) in the decade of 1981-2009 when compared to that of 1951-80. This aspect needs to be examined in detail by coconut development agencies such as Coconut Development Board and State Agriculture Department for remedial measures. Otherwise, the premier position of Kerala in terms of coconut production is likely to be lost in the ensuing years under the projected climate change scenario. Among the four cultivars studied, Tiptur Tall appears to be superior in terms of reproduction phase and nut yield. This needs to be examined by the coconut breeders in their crop improvement programme as a part of stress tolerant under rainfed conditions. Crop mix and integrated farming are supposed to be the best combination to sustain development in the long run under the projected climate change scenarios. Increase in coconut area under irrigation during summer with better crop management and protection measures also are necessary measures to increase coconut productivity since the frequency of intensity of summer droughts is likely to increase under projected global warming scenario.

Environment and Climate Changes During the Late Quaternary: Inferences from Sedimentary Records of Southeastern Arabian Sea

Department of Marine Geology & Geophysics, Cochin University of Science and Technology

Weather and climate of Penisular India modulated by Extrinsic factors- Empirical and Numerical Perspectives

The Doctoral thesis focuses on the factors that influence the weather and climate over Peninsular Indias. The first chapter provides a general introduction about the climatic features over peninsular India, various factors dealt in subsequent chapters, such as solar forcing on climate, SST variability in the northern Indian Ocean and its influence on Indian monsoon, moisture content of the atmosphere and its importance in the climate system, empirical formulation of regression forecast of climate and some aspects of regional climate modeling. Chapter 2 deals with the variability in the vertically integrated moisture (VIM) over Peninsular India on various time scales. The third Chapter discusses the influence of solar activity in the low frequency variability in the rainfall of Peninsular India. The study also investigates the influence of solar activity on the horizontal and vertical components of wind and the difference in the forcing before and after the so-called regime shift in the climate system before and after mid-1970s.In Chapter 4 on Peninsular Indian Rainfall and its association with meteorological and oceanic parameters over adjoining oceanic region, a linear regression model was developed and tested for the seasonal rainfall prediction of Peninsular India.