Lidar measurement of surface melt for a temperate Alpine glacier at the seasonal and hourly scales

This study shows how a new generation of terrestrial laser scanners can be used to investigate glacier surface ablation and other elements of glacial hydrodynamics at exceptionally high spatial and temporal resolution. The study area is an Alpine valley glacier, Haut Glacier d'Arolla, Switzerland. Here we use an ultra-long-range lidar RIEGL VZ-6000 scanner, having a laser specifically designed for measurement of snow- and ice-cover surfaces. We focus on two timescales: seasonal and daily. Our results show that a near-infrared scanning laser system can provide high-precision elevation change and ablation data from long ranges, and over relatively large sections of the glacier surface. We use it to quantify spatial variations in the patterns of surface melt at the seasonal scale, as controlled by both aspect and differential debris cover. At the daily scale, we quantify the effects of ogive-related differences in ice surface debris content on spatial patterns of ablation. Daily scale measurements point to possible hydraulic jacking of the glacier associated with short-term water pressure rises. This latter demonstration shows that this type of lidar may be used to address subglacial hydrologic questions, in addition to motion and ablation measurements.

Molecular dynamics simulation of the spherical electrical double layer of a soft nanoparticle. Effect of the surface and counterion valence

Molecular dynamics simulations were performed to study the ion and water distribution around a spherical charged nanoparticle. A soft nanoparticle model was designed using a set of hydrophobic interaction sites distributed in six concentric spherical layers. In order to simulate the effect of charged functionalyzed groups on the nanoparticle surface, a set of charged sites were distributed in the outer layer. Four charged nanoparticle models, from a surface charge value of −0.035 Cm−2 to − 0.28 Cm−2, were studied in NaCl and CaCl2 salt solutions at 1 M and 0.1 M concentrations to evaluate the effect of the surface charge, counterion valence, and concentration of added salt. We obtain that Na + and Ca2 + ions enter inside the soft nanoparticle. Monovalent ions are more accumulated inside the nanoparticle surface, whereas divalent ions are more accumulated just in the plane of the nanoparticle surface sites. The increasing of the the salt concentration has little effect on the internalization of counterions, but significantly reduces the number of water molecules that enter inside the nanoparticle. The manner of distributing the surface charge in the nanoparticle (uniformly over all surface sites or discretely over a limited set of randomly selected sites) considerably affects the distribution of counterions in the proximities of the nanoparticle surface.

Effect of the surface charge discretization on electric double layers. A Monte Carlo simulation study

The structure of the electric double layer in contact with discrete and continuously charged planar surfaces is studied within the framework of the primitive model through Monte Carlo simulations. Three different discretization models are considered together with the case of uniform distribution. The effect of discreteness is analyzed in terms of charge density profiles. For point surface groups,a complete equivalence with the situation of uniformly distributed charge is found if profiles are exclusively analyzed as a function of the distance to the charged surface. However, some differences are observed moving parallel to the surface. Significant discrepancies with approaches that do not account for discreteness are reported if charge sites of finite size placed on the surface are considered.

Le pouvoir e(s)t l'eau. Une géo-histoire foucauldienne de l'eau urbaine en Suisse entre 1850 et aujourd'hui.

S'inscrivant dans le sous-domaine interdisciplinaire de l'Urban Political Ecology (UPE), cette thèse dresse une géo-histoire foucauldienne de l'eau urbaine, particulièrement l'eau en réseau, en Suisse entre 1850 et nos jours. Plus précisément, il s'agit d'une étude des modes d'exercice du pouvoir (les formes de gouvernementalité) et de leurs outils (les technologies de pouvoir), focalisée sur l'eau en réseau et menée à l'aide d'une méthode archéogénéalogique. Cette recherche apporte des contributions théoriques et empiriques à l'UPE. Du côté théorique, elle propose l'adoption d'une approche foucauldienne dans le domaine de l'UPE, elle définit le potentiel et les implications de son éthique de la recherche et elle décrit certains parmi les principaux concepts, théories et méthodes foucauldiens mobilisables au sein de l'UPE de l'eau. Du côté empirique, elle applique l'approche proposée à une série d'études de cas, permettant de dresser la géo-histoire mentionnée plus haut mais aussi de nuancer le cadre théorique et méthodologique, de l'enrichir et d'en pointer les limites. A travers l'étude d'archives de la presse locale, les trois premières études de cas montrent que deux formes de gouvernementalité ont coexisté en Suisse pendant la période étudiée, à savoir le biopouvoir et la gouvernementalité néolibérale. Cependant, ces deux formes de gouvernementalité dévient considérablement des modèles proposés par Michel Foucault. Par exemple, des technologies de pouvoir permettant le gouvernement à distance relatives à la santé de la population ont fait leur apparition dès la deuxième moitié du dix-neuvième siècle, ce qui interroge la définition du biopouvoir telle qu'elle avait initialement été proposée par Michel Foucault. La dernière étude de cas est centrée sur l'époque contemporaine. Elle indique qu'à l'heure actuelle une production centralisée d'argumentaires destinés aux citoyens-consommateurs a lieu dans des espaces non-statutaires d'inspiration néolibérale (les soft spaces). Cette production discursive centralisée se révèle efficace et contribue, paradoxalement, au maintien d'un modèle helvétique décentralisé et démocratique en matière d'eau du robinet. Des recherches ultérieures pourraient permettre de tester la pertinence de l'approche foucauldienne adoptée ici dans d'autres cas d'étude, de nuancer et enrichir ultérieurement le cadre théorique et d'améliorer la méthode utilisée.

Study and modelling of the effect of herbicides pulse exposure on freshwater microalgae

De plus en plus de substances chimiques sont émises et détectées dans l'environnement.Parmi ces substances, on trouve les herbicides qui sont utilisés en agriculture pour luttercontre la présence des mauvaises herbes. Après leur application sur les sols, les herbicidespeuvent être entrainés par les eaux de pluie jusque dans les ruisseaux et les rivières. Lesconcentrations de ces substances varient donc de manière importante dans les systèmesaquatiques en période de pluie ou en période de temps sec. Des pics élevés de concentrationssont suivis de période de concentrations très faibles ou nulles. Les herbicides présents dans lescours d'eau peuvent engendrer des effets toxiques sur les algues et les plantes aquatiques. Orles tests classiques d'écotoxicologie effectués en laboratoire sont réalisés en exposant lesespèces vivantes à des polluants de manière continue. Ils ne permettent donc pas d'évaluer leseffets des concentrations fluctuantes comme celles des herbicides. Le but de cette thèse estd'étudier et de modéliser les effets des concentrations fluctuantes d'herbicide sur les espècesde microalgues vertes Scenedesmus vacuolatus et Pseudokirchneriella subcapitata. Desexpériences en laboratoire ont également été effectuées dans le but de valider le modèle.Quatre herbicides ont été testés. Il s'agit de l'atrazine (utilisé jusqu'à récemment pour lemaïs), du diuron (utilisé dans la vigne), de l'isoproturon (utilisé pour les céréales) et du Smétolachlore(utilisé pour le maïs). Les résultats de ce travail de thèse indiquent que les effetsdes concentrations fluctuantes d'herbicide peuvent être modélisés sur des algues d'eau douce.Le modèle est relativement simple pour les inhibiteurs de la photosynthèse tels que l'atrazine,le diuron ou l'isoproturon. Il nécessite la connaissance de deux paramètres, le taux decroissance de l'algue sans polluant et la courbe dose-réponse pour chaque substance.Cependant, des expériences supplémentaires doivent être réalisées si la substance étudiéeinduit un délai de l'effet et du rétablissement ou si une algue est cultivée avec une autre alguedans le même milieu de croissance. Le modèle pourrait également être adapté pour tenircompte des mélanges de substances. Appliqué pour prédire les effets sur les algues descénarios réels, le modèle montre que les longs pics de concentrations jouent le rôle le plusimportant. Il est donc crucial de les mesurer lors du monitoring des cours d'eau. D'autre part,une évaluation du risque effectuée avec ce modèle montre que l'impact des pics deconcentrations sur les espèces les plus sensibles est total. Cela met en évidence, une fois deplus, l'importance de tenir compte de ces concentrations fluctuantes dans l'évaluation durisque environnemental des herbicides, mais également des autres polluants.

A test of Suchey-Brooks (pubic symphysis) and Buckberry-Chamberlain (auricular surface) methods on an identified Spanish sample: paleodemographic implications

Forensic Anthropology and Bioarchaeology studies depend critically on the accuracy and reliability of age-estimation techniques. In this study we have evaluated two age-estimation methods for adults based on the pubic symphysis (Suchey-Brooks) and the auricular surface (Buckberry-Chamberlain) in a current sample of 139 individuals (67 women and 72 men) from Madrid in order to verify the accuracy of both methods applied to a sample of innominate bones from the central Iberian Peninsula. Based on the overall results of this study, the Buckberry-Chamberlain method seems to be the method that provides better estimates in terms of accuracy (percentage of hits) and absolute difference to the chronological age taking into account the total sample. The percentage of hits and mean absolute difference of the Buckberry-Chamberlain and Suchey-Brooks methods are 97.3% and 11.24 years, and 85.7% and 14.38 years, respectively. However, this apparently greater applicability of the Buckberry-Chamberlain method is mainly due to the broad age ranges provided. Results indicated that Suchey-Brooks method is more appropriate for populations with a majority of young individuals, whereas Buckberry-Chamberlain method is recommended for populations with a higher percentage of individuals in the range 60-70 years. These different age estimation methodologies significantly influence the resulting demographic profile, consequently affecting the biological characteristics reconstruction of the samples in which they are applied.

Ocean surface winds drive dynamics of transoceanic aerial movements

Global wind patterns influence dispersal and migration processes of aerial organisms, propagules and particles, which ultimately could determine the dynamics of colonizations, invasions or spread of pathogens. However, studying how wind-mediated movements actually happen has been hampered so far by the lack of high resolution global wind data as well as the impossibility to track aerial movements. Using concurrent data on winds and actual pathways of a tracked seabird, here we show that oceanic winds define spatiotemporal pathways and barriers for large-scale aerial movements. We obtained wind data from NASA SeaWinds scatterometer to calculate wind cost (impedance) models reflecting the resistance to the aerial movement near the ocean surface. We also tracked the movements of a model organism, the Cory's shearwater (Calonectris diomedea), a pelagic bird known to perform long distance migrations. Cost models revealed that distant areas can be connected through"wind highways" that do not match the shortest great circle routes. Bird routes closely followed the low-cost"wind-highways" linking breeding and wintering areas. In addition, we found that a potential barrier, the near surface westerlies in the Atlantic sector of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ), temporally hindered meridional trans-equatorial movements. Once the westerlies vanished, birds crossed the ITCZ to their winter quarters. This study provides a novel approach to investigate wind-mediated movements in oceanic environments and shows that large-scale migration and dispersal processes over the oceans can be largely driven by spatiotemporal wind patterns.