Analysis of space-time environmental data in complex regions

This thesis develops a comprehensive and a flexible statistical framework for the analysis and detection of space, time and space-time clusters of environmental point data. The developed clustering methods were applied in both simulated datasets and real-world environmental phenomena; however, only the cases of forest fires in Canton of Ticino (Switzerland) and in Portugal are expounded in this document. Normally, environmental phenomena can be modelled as stochastic point processes where each event, e.g. the forest fire ignition point, is characterised by its spatial location and occurrence in time. Additionally, information such as burned area, ignition causes, landuse, topographic, climatic and meteorological features, etc., can also be used to characterise the studied phenomenon. Thereby, the space-time pattern characterisa- tion represents a powerful tool to understand the distribution and behaviour of the events and their correlation with underlying processes, for instance, socio-economic, environmental and meteorological factors. Consequently, we propose a methodology based on the adaptation and application of statistical and fractal point process measures for both global (e.g. the Morisita Index, the Box-counting fractal method, the multifractal formalism and the Ripley's K-function) and local (e.g. Scan Statistics) analysis. Many measures describing the space-time distribution of environmental phenomena have been proposed in a wide variety of disciplines; nevertheless, most of these measures are of global character and do not consider complex spatial constraints, high variability and multivariate nature of the events. Therefore, we proposed an statistical framework that takes into account the complexities of the geographical space, where phenomena take place, by introducing the Validity Domain concept and carrying out clustering analyses in data with different constrained geographical spaces, hence, assessing the relative degree of clustering of the real distribution. Moreover, exclusively to the forest fire case, this research proposes two new methodologies to defining and mapping both the Wildland-Urban Interface (WUI) described as the interaction zone between burnable vegetation and anthropogenic infrastructures, and the prediction of fire ignition susceptibility. In this regard, the main objective of this Thesis was to carry out a basic statistical/- geospatial research with a strong application part to analyse and to describe complex phenomena as well as to overcome unsolved methodological problems in the characterisation of space-time patterns, in particular, the forest fire occurrences. Thus, this Thesis provides a response to the increasing demand for both environmental monitoring and management tools for the assessment of natural and anthropogenic hazards and risks, sustainable development, retrospective success analysis, etc. The major contributions of this work were presented at national and international conferences and published in 5 scientific journals. National and international collaborations were also established and successfully accomplished. -- Cette thèse développe une méthodologie statistique complète et flexible pour l'analyse et la détection des structures spatiales, temporelles et spatio-temporelles de données environnementales représentées comme de semis de points. Les méthodes ici développées ont été appliquées aux jeux de données simulées autant qu'A des phénomènes environnementaux réels; nonobstant, seulement le cas des feux forestiers dans le Canton du Tessin (la Suisse) et celui de Portugal sont expliqués dans ce document. Normalement, les phénomènes environnementaux peuvent être modélisés comme des processus ponctuels stochastiques ou chaque événement, par ex. les point d'ignition des feux forestiers, est déterminé par son emplacement spatial et son occurrence dans le temps. De plus, des informations tels que la surface bru^lée, les causes d'ignition, l'utilisation du sol, les caractéristiques topographiques, climatiques et météorologiques, etc., peuvent aussi être utilisées pour caractériser le phénomène étudié. Par conséquent, la définition de la structure spatio-temporelle représente un outil puissant pour compren- dre la distribution du phénomène et sa corrélation avec des processus sous-jacents tels que les facteurs socio-économiques, environnementaux et météorologiques. De ce fait, nous proposons une méthodologie basée sur l'adaptation et l'application de mesures statistiques et fractales des processus ponctuels d'analyse global (par ex. l'indice de Morisita, la dimension fractale par comptage de boîtes, le formalisme multifractal et la fonction K de Ripley) et local (par ex. la statistique de scan). Des nombreuses mesures décrivant les structures spatio-temporelles de phénomènes environnementaux peuvent être trouvées dans la littérature. Néanmoins, la plupart de ces mesures sont de caractère global et ne considèrent pas de contraintes spatiales com- plexes, ainsi que la haute variabilité et la nature multivariée des événements. A cet effet, la méthodologie ici proposée prend en compte les complexités de l'espace géographique ou le phénomène a lieu, à travers de l'introduction du concept de Domaine de Validité et l'application des mesures d'analyse spatiale dans des données en présentant différentes contraintes géographiques. Cela permet l'évaluation du degré relatif d'agrégation spatiale/temporelle des structures du phénomène observé. En plus, exclusif au cas de feux forestiers, cette recherche propose aussi deux nouvelles méthodologies pour la définition et la cartographie des zones périurbaines, décrites comme des espaces anthropogéniques à proximité de la végétation sauvage ou de la forêt, et de la prédiction de la susceptibilité à l'ignition de feu. A cet égard, l'objectif principal de cette Thèse a été d'effectuer une recherche statistique/géospatiale avec une forte application dans des cas réels, pour analyser et décrire des phénomènes environnementaux complexes aussi bien que surmonter des problèmes méthodologiques non résolus relatifs à la caractérisation des structures spatio-temporelles, particulièrement, celles des occurrences de feux forestières. Ainsi, cette Thèse fournit une réponse à la demande croissante de la gestion et du monitoring environnemental pour le déploiement d'outils d'évaluation des risques et des dangers naturels et anthro- pogéniques. Les majeures contributions de ce travail ont été présentées aux conférences nationales et internationales, et ont été aussi publiées dans 5 revues internationales avec comité de lecture. Des collaborations nationales et internationales ont été aussi établies et accomplies avec succès.

Ocupación y estructuración del paisaje litoral de "Valentia" durante el período romano

El territorio de Valentia está siendo analizado en el contexto de un nuevo proyecto de investigación, Valentia Landscape Project, que busca modelizar la evolución de paisaje cultural valenciano desde la protohistoria a época moderna. Una parte importante de este proyecto se centra en el período romano, puesto que uno de los principales objetivos es la revisión, a través de un nuevo análisis arqueomorfológico, de las hipótesis propuestas hasta la fecha para la red viaria y los parcelarios antiguos. Se presentan los primeros resultados.

Developing sustainable value proposition: A case study from manufacturing industry

Increasing pressures to reduce costs, inprove productivity, and lower the environmental impact are forcing suppliers to present evidences of the monetary and societal value they create for the customers and society around. The extant academic literature on the practical activities related to topic is still sparse and this study addresses the gap by developing sustainable customer value proposition for Valmet’s recycled fibre line solution for the Chinese market. The research is based on literature review and single case study method. Theoretically the study is connected to the emerging literature of customer value and life cycle engineering, and to the research of sustainable development in the field of marketing. For exloiting empirical evidences, in-depth supplier interviews and customer survey were conducted. The results suggest that selling of recycled fibre line solution requires tangible and credible evidence of the value and utility which is delivered for the customer. In addition to the economic benefits also societal benefits should be included in the value proposition that are the focus of attention in China. Still, the role of discovered benefits may be contradictory until they are communicated to appropriate decision makers. Managerially the study contributes to the customer value management and quantification knowledge and practices in Valmet’s organization.

Foreign Direct Investment, Clean Development Mechanism, and Environmental Management: A case of Sub-Saharan Africa

This doctoral dissertation explores the contribution of environmental management practices, the so-called clean development mechanism (CDM) projects, and foreign direct investment (FDI) in achieving sustainable development in developing countries, particularly in Sub- Saharan Africa. Because the climate change caused by greenhouse gas emissions is one of the most serious global environmental challenges, the main focus is on the causal links between carbon dioxide (CO2) emissions, energy consumption, and economic development in Sub-Saharan Africa. In addition, the dissertation investigates the factors that have affected the distribution of CDM projects in developing countries and the relationships between FDI and other macroeconomic variables of interest. The main contribution of the dissertation is empirical. One of the publications uses crosssectional data and Tobit and Poisson regressions. Three of the studies use time-series data and vector autoregressive and vector error correction models, while two publications use panel data and panel data estimation methods. One of the publications uses thus both timeseries and panel data. The concept of Granger causality is utilized in four of the publications. The results indicate that there are significant differences in the Granger causality relationships between CO2 emissions, energy consumption, economic growth, and FDI in different countries. It appears also that the causality relationships change over time. Furthermore, the results support the environmental Kuznets curve hypothesis but only for some of the countries. As to CDM activities, past emission levels, institutional quality, and the size of the host country appear to be among the significant determinants of the distribution of CDM projects. FDI and exports are also found to be significant determinants of economic growth.

How CSR and stakeholder engagement encourage the development of Industrial symbiosis from the management viewpoint?

The thesis aims to understand how CSR and stakeholder engagement can contribute to the development of industrial symbiosis. Theory suggests that corporate social responsibility and stakeholder engagement theories have many similar aspects that correlate with the development of industrial symbiosis. This study is qualitative and empirical suggestions are derived from integrative analysis of literature, secondary data and case study analysis. The empirical findings from the interviews support the framework that is created from the findings of the literature review. The results discovered throughout the thesis research suggest that CSR functions as a theoretical background for industrial symbiosis and stakeholder engagement helps develop more thorough understandings of it from the management viewpoint. Empirical findings and literature review also suggest that in the developing of industrial symbiosis the key aspect are the social characteristics such as a robust management structure, trust between partners and long-term commitment to the common goals that support the development of these symbioses. Also, communication and transparency supports the development of industrial symbiosis. For managerial contribution, this thesis presents organizational practices that can help managers to understand how they can engage in effective engagement with stakeholders in the development of industrial symbiosis.

Opportunity meets uncertainty. Towards sustainable business in the Arctic region

The Arctic region is experiencing a significant change in terms of climate change and a growing economic interest towards its natural resources and emerging business opportunities. The purpose of this study is to explore how can Finnish companies create sustainable business in the Arctic. This is done by examining the arctic business environment, identifying sectors with growth potential, addressing challenges related to operating in the Arctic and suggesting how to ensure sustainability and succeed in the globally competed arctic market. The theoretical framework is based on theories of sustainable development, corporate social responsibility and the role of strategy in creating sustainable business. Empirical data was collected by using qualitative research methods: first, background knowledge was formed based on written documents and, secondly, six expert interviews were conducted in early 2014. The interviewees represented the viewpoints of companies, political decision makers and NGO’s. The analysis of the data was conducted using thematic categorization. The empirical findings of the study suggest that in order to create sustainable business in the Arctic companies should adopt a long-term perspective, embrace a holistic approach to sustainability, understand interdependencies between the dimensions of sustainability and aim at high-level engagement in responsible behavior. To succeed in the arctic market core competencies, customer needs, multivendor cooperation and long-term presence need to be invested in on a company level. In addition, to promote and advance arctic development on a national level support is needed in terms of investments in infrastructure, funding research and design, creating a regulative framework and removing barriers of trade.

Le développement durable : enfant prodigue ou rejeton matriphage de la protection de la nature ?

article

L’éco-innovation : une opportunité du développement durable ? Quelques éléments de bilan et de prospective niveaux européen et international.

Ce texte se focalise sur le rôle que les éco-innovations peuvent jouer en matière de compétitivité,notamment pour l’économie et les entreprises européennes.Une première partie fait ressortir les grandes tendances internationales en émergence quant aux caractères des éco-innovations, afin d’identifier les leviers permettant d’accroître leur performance.Ensuite,une vision prospective de ce que seront les écoinnovations les plus probables à moyen et long terme permet de comprendre la place des différents pays dans leur développement ainsi que leurs principaux marchés et enjeux. Enfin, nous identifions les écueils à éviter et les précautions à prendre afin de s’assurer que l’éco-innovation ne soit pas guidée que par des considérations économiques et qu’elle obéisse également aux principes d’équité et d’acceptabilité sociétale, à la base du développement durable.

Développement durable : Quelques points litigieux

Le développement durable a pour objectif de concilier des exigences diverses,sinon antagoniques :l’économique, le social,l’environnemental.On peut donc se demander s’il répond vraiment aux intuitions qui sont au point de départ de la conscience écologique. Nous en dégageons trois, dans trois domaines : l’exigence de protection de la nature, la conviction que la solution à la crise environnementale ne peut pas être purement technique, et l’insistance sur la dimension sociale, et pas seulement naturelle, de la crise environnementale. Chacune de ces exigences donne lieu à des débats conflictuels : préservation contre conservation,souci éthique contre optimisme technologique,exigence sociale et politique contre traitement scientiste des questions environnementales. De l’examen de ces litiges,il ressort que l’avenir du développement durable passe par une reformulation du concept de nature.

Implementing the Precautionary Principle through Stakeholder Engagement for Product and Service Development

Section des étudiants

Rapport à la nature et stratégies intégrées de conservation et développement : le cas de São Tomé et Principe

Depuis les années 90, les Projets Intégrés de Conservation et Développement ont été présentés comme des modèles fonctionnels de développement durable pour un site spécifique dans une perspective de réalisation. Le but est d’intégrer les objectifs biologiques de la conservation aux objectifs sociaux et économiques du développement. Ces projets, qui répondent à de multiples dénominations et stratégies, sont implantés dans des contextes naturellement hétérogènes et dynamiques, où l’aménagement du territoire ne doit pas être un outil de planification étatique, désigné et imposé dans une logique conservationniste. Les aires protégées représentent une certaine vision du rapport entre l’être humain et la nature, apparue dans le contexte nord-américain avec la création des premiers grands parcs nationaux en 1870. Aujourd'hui, la forte volonté d'impliquer la population se heurte avec la difficulté de concilier la gestion de ces espaces avec les pratiques, les nécessités et les intérêts locaux. Le parc naturel Obô, qui occupe 30% du territoire de São Tomé et Principe, doit affronter la difficile intégration entre les représentations de la nature et les usages locaux avec les objectifs globaux des politiques conservationnistes, ainsi qu’avec les intérêts touristiques et économiques des investisseurs locaux et étrangers. Les représentations sociales de la nature, établissant une forme de connaissance pratique, déterminent la vision du monde et la relation qu'un certain groupe social peut avoir avec le territoire. Ainsi, chaque communauté possède ses propres mécanismes d'adaptation au milieu basés sur ce système représentationnel. Dans le cas des communautés sãotoméennes, la nature présente un caractère spirituel (associé à des croyances, des rites et des pratiques médicales traditionnelles) et utilitaire (la nature, à travers l'agriculture, la récolte ou la chasse, répond au besoin de subsistance). L’objectif de ce projet de thèse est donc de mieux comprendre la synergie existante entre savoir endogène et gestion de la biodiversité pour adapter l’aménagement du territoire à la réalité des populations qui y vivent.

Évaluation environnementale de systèmes de construction de cloisons résidentielles : réflexions sur l'adaptabilité et la flexibilité

L’introduction du développement durable apporte de nouvelles préoccupations environnementales au niveau de la construction et de la rénovation résidentielles, une industrie qui représente un marché économique important au Canada. En plus d’engendrer plusieurs impacts sur l’environnement, la conception actuelle ne permet pas d’accommoder le changement initié par l’évolution des pratiques, les avancées technologiques, mais également par l’évolution des patrons de vie des occupants. Dans un premier temps, la revue de littérature dresse le portrait de l’industrie de la construction, rénovation et démolition (CRD) au Canada, ainsi que le profil de gestion des débris de CRD. Ensuite, une analyse documentaire traite de différents outils de conception développés pour améliorer la performance du secteur : 3RV-E, écoconception, écoconstruction et LEED®. De plus, la recension des écrits permet également de cerner les concepts d’adaptabilité et de flexibilité au niveau du bâtiment et dans les approches et mouvements émergents en architecture. Cette démarche nous amène à établir l’hypothèse que l’intégration des critères d’adaptabilité et de flexibilité au niveau du logement aurait pour effet d’améliorer l’adéquation entre les besoins évolutifs des occupants et les nouvelles considérations environnementales. Au niveau méthodologique, l’analyse du cycle de vie simplifiée par l’Eco-indicator99 encadre l’analyse environnementale de l’ossature de trois types de construction de cloison. De cette évaluation, on conclut que c’est la construction traditionnelle à ossature de bois qui produit le moins d’impacts. Dans l’ordre suivant la proposition de construction de cloison à ossature d’aluminium, plus adaptable et flexible, et finalement la construction à ossature d’acier qui est le système le plus dommageable. Par contre, en intégrant le facteur temporel, cette analyse démontre que l’intégration de l’adaptabilité et de la flexibilité procure plusieurs cycles de vie et de rénovation au produit et à ses composantes. Finalement, ces concepts offrent également le potentiel de diminuer les impacts générés par la construction et la rénovation, un constat qui mériterait d’être abordé dans une approche plus systémique.

Les filles sur le chemin de l’enseignement supérieur en Afrique subsaharienne : analyse de leurs trajectoires, représentations sociales de l’école et résilience à travers leurs récits biographiques

Les graphiques ont été réalisés avec le logiciel Alceste.

Design thinking and the precautionary principle : development of a theoretical model complementing preventive judgment for design for sustainability enriched through a study of architectural competitions adopting LEED

Cette thèse contribue à une théorie générale de la conception du projet. S’inscrivant dans une demande marquée par les enjeux du développement durable, l’objectif principal de cette recherche est la contribution d’un modèle théorique de la conception permettant de mieux situer l’utilisation des outils et des normes d’évaluation de la durabilité d’un projet. Les principes fondamentaux de ces instruments normatifs sont analysés selon quatre dimensions : ontologique, méthodologique, épistémologique et téléologique. Les indicateurs de certains effets contre-productifs reliés, en particulier, à la mise en compte de ces normes confirment la nécessité d’une théorie du jugement qualitatif. Notre hypothèse principale prend appui sur le cadre conceptuel offert par la notion de « principe de précaution » dont les premières formulations remontent du début des années 1970, et qui avaient précisément pour objectif de remédier aux défaillances des outils et méthodes d’évaluation scientifique traditionnelles. La thèse est divisée en cinq parties. Commençant par une revue historique des modèles classiques des théories de la conception (design thinking) elle se concentre sur l’évolution des modalités de prise en compte de la durabilité. Dans cette perspective, on constate que les théories de la « conception verte » (green design) datant du début des années 1960 ou encore, les théories de la « conception écologique » (ecological design) datant des années 1970 et 1980, ont finalement convergé avec les récentes théories de la «conception durable» (sustainable design) à partir du début des années 1990. Les différentes approches du « principe de précaution » sont ensuite examinées sous l’angle de la question de la durabilité du projet. Les standards d’évaluation des risques sont comparés aux approches utilisant le principe de précaution, révélant certaines limites lors de la conception d’un projet. Un premier modèle théorique de la conception intégrant les principales dimensions du principe de précaution est ainsi esquissé. Ce modèle propose une vision globale permettant de juger un projet intégrant des principes de développement durable et se présente comme une alternative aux approches traditionnelles d’évaluation des risques, à la fois déterministes et instrumentales. L’hypothèse du principe de précaution est dès lors proposée et examinée dans le contexte spécifique du projet architectural. Cette exploration débute par une présentation de la notion classique de «prudence» telle qu’elle fut historiquement utilisée pour guider le jugement architectural. Qu’en est-il par conséquent des défis présentés par le jugement des projets d’architecture dans la montée en puissance des méthodes d’évaluation standardisées (ex. Leadership Energy and Environmental Design; LEED) ? La thèse propose une réinterprétation de la théorie de la conception telle que proposée par Donald A. Schön comme une façon de prendre en compte les outils d’évaluation tels que LEED. Cet exercice révèle cependant un obstacle épistémologique qui devra être pris en compte dans une reformulation du modèle. En accord avec l’épistémologie constructiviste, un nouveau modèle théorique est alors confronté à l’étude et l’illustration de trois concours d'architecture canadienne contemporains ayant adopté la méthode d'évaluation de la durabilité normalisée par LEED. Une série préliminaire de «tensions» est identifiée dans le processus de la conception et du jugement des projets. Ces tensions sont ensuite catégorisées dans leurs homologues conceptuels, construits à l’intersection du principe de précaution et des théories de la conception. Ces tensions se divisent en quatre catégories : (1) conceptualisation - analogique/logique; (2) incertitude - épistémologique/méthodologique; (3) comparabilité - interprétation/analytique, et (4) proposition - universalité/ pertinence contextuelle. Ces tensions conceptuelles sont considérées comme autant de vecteurs entrant en corrélation avec le modèle théorique qu’elles contribuent à enrichir sans pour autant constituer des validations au sens positiviste du terme. Ces confrontations au réel permettent de mieux définir l’obstacle épistémologique identifié précédemment. Cette thèse met donc en évidence les impacts généralement sous-estimés, des normalisations environnementales sur le processus de conception et de jugement des projets. Elle prend pour exemple, de façon non restrictive, l’examen de concours d'architecture canadiens pour bâtiments publics. La conclusion souligne la nécessité d'une nouvelle forme de « prudence réflexive » ainsi qu’une utilisation plus critique des outils actuels d’évaluation de la durabilité. Elle appelle une instrumentalisation fondée sur l'intégration globale, plutôt que sur l'opposition des approches environnementales.

Conséquences de l’interdépendance entre commerce équitable, développement durable et responsabilité sociétale de l’entreprise sur la normalisation du commerce équitable

Les résultats du processus de normalisation du commerce équitable – demandé par les associations de consommateurs agréées – peuvent être approchés, au moins, de deux manières complémentaires. Une première chercherait à comprendre pourquoi les acteurs impliqués n’ont pas réussi à obtenir le consensus utile pour la publication d’une norme. La seconde argumentant que l’intentionnalité des acteurs est primordiale dans tout changement économique. Aussi, en mobilisant la théorie de la dépendance au sentier cet article montre comment l’association, désormais, établie entre le commerce équitable, et des « systèmes plus vastes et plus complexes » comme la responsabilité sociétale des entreprises et le développement durable a contribué, partiellement, à rendre improbable la normalisation du commerce équitable dans le court terme, en France (AFNOR) et à un niveau international (ISO).