Dissertations / Theses on the topic 'Changements climatiques – Pacifique (océan)'

L'étude des paléoclimats tropicaux est importante pour cerner les variabilités climatiques liées au changement global et, à terme, l'augmentation de la capacité de prédiction climatique. A ce titre, les coraux massifs apparaissent comme d'excellents enregistreurs des climats marins tropicaux. Ainsi les variations du contenu géochimique des squelettes des coraux massifs varient corollairement à l'évolution des paramètres environnementaux. Ce travail met en évidence l'intérêt d'analyses couplées (isotopes stables δ18O et δ13C et éléments trace, Sr/Ca, U/Ca, Ba/Ca, Mg/Ca et Ba/Ca) pour comprendre entre autre la variabilité des températures et des salinités de surface de l'océan. Les méthodes existantes ainsi que celles développées dans le cadre de cette étude lors de la phase de calibration sont appliquées à deux sites d'étude situés dans le pacifique tropical Sud Ouest. Ainsi, plus de 500 ans d'enregistrement des températures et des salinités sont reconstruites en continu, montrant des variations de type interdécennales marquées, qui s'expliquent essentiellement par la courantologie des masses d'eaux au Sud de l'île de la Nouvelle Calédonie. De forts événements ENSO (El Niño Southern Oscillation) ont également été mis en évidence aux alentours de 1600. L'autre site d'étude, Wallis, d'interprétation plus complexe, semble présenter des variations liées aux modulations basse fréquence de la SPCZ (South Pacific Convergence Zone). Finalement, ces résultats sont remis en perspective dans un cadre plus général et une synthèse des différents outils offerts aux paléoclimatologues est produite, incorporant les résultats issus des présents travaux.

L'hydrographie de surface de la marge Pacifique nord américaine est caractérisée par le système de courants de Californie dont l'intensité répond saisonnièrement à la dynamique des cellules atmosphériques nord-est Pacifique. Sur une plus grande échelle de temps, son intensité dépend d'oscillations climatiques : l'Oscillation Australe - El Nino (ENSO) et l'Oscillation Pacifique Décennale (PDO). Les assemblages fossilisés de coccolithophoridés de bassins sédimentaires océaniques (Santa Barbara et Soledad) ont permis de reconstruire la dynamique climatique de ces oscillations sur les derniers 28000 ans. L'ENSO et la PDO ont persisté durant toute cette période et se sont renforcées au cours du temps, leur cyclicité répondant à la précession des équinoxes. Les maxima de leur intensité sont observés à l'Holocène moyen et durant le 20ème siècle. L'étude morphométrique des coccolithes montre que leur calcification est principalement contrôlée par la température des eaux de surface océaniques
The North American Pacific margin surface hydrography is characterized by the California Current System (CCS) whose intensity seasonally responds to the dynamic of northeastern Pacific atmospheric cells. On longer time scales, CCS's intensity depends on climatic oscillators: the El Nino Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO). The fossil assemblages of coccolithophores in two oceanic sedimentary basins (Santa Barbara and Soledad) were used to reconstruct the dynamics of these climate oscillations over the last 28,000 years. The ENSO and PDO have persisted throughout this period and have strengthened over time, their cyclicity responding to the precession. The maxima of their intensity are observed during the middle Holocene and during the 20th century. The morphometry of coccoliths shows that calcification is mainly controlled by sea surface temperature

Dans cette thèse, nous nous sommes consacrés au problème d'interaction d'échelles selon deux angles distincts : d'une part une approche globale et grande échelle du système climatique qui nous a permis d'étudier la modulation basse fréquence d'ENSO, d'autre part une démarche plus locale au cours de laquelle nous avons étudié plus particulièrement la dynamique du Pacifique tropical est et du système de courants de Humboldt au large du Pérou. La première partie a été motivée par une approche relativement récente dans la communauté des climatologues. Il s'agit de la question cruciale de la variabilité basse fréquence d'ENSO, et de la possibilité que celle-ci puisse émerger " simplement " du système climatique tropical, sans action extérieure qu'elle soit stochastique ou en lien avec la variabilité des plus hautes latitudesDans ce contexte particulier, il est alors question de mécanismes nonlinéaires pour expliquer comment la stabilité d'ENSO peut être influencée par la variabilité climatique. Ceci a servi d'hypothèse de travail pour l'ensemble de cette thèse. Nous avons ainsi abordé la possibilité qu'ENSO pouvait être rectifié sur des échelles de temps longues (interdécennales) par la modulation de la nonlinéarité elle-même. Pour cela, nous avons utilisé des méthodes mathématiques originales qui nous ont permis d'une part de détecter des changements brusques (statistiquement significatifs) de l'état moyen du Pacifique tropical et d'autre part d'accéder à un proxy de la nonlinéarité intégrée dans le système tropical. En combinant ces deux démarches, nous avons pu mettre en évidence une boucle de rétroaction auto entretenue sur des échelles de temps longues qui serait pilotée par des mécanismes nonlinéaires qui auraient la capacité de faire interférer diverses échelles temporelles et ainsi de transférer l'énergie des basses fréquences (état moyen du pacifique tropical) vers les hautes fréquences (oscillation australe) et vice-versa. Dans la seconde partie de cette thèse nous nous sommes focalisés sur la modélisation climatique du Pacifique tropical oriental. En effet, cette région, pourtant au cœur des préoccupations de la communauté scientifique en raison de son écosystème parmi les plus productifs de la planète, reste mal connue du point de vue des processus océanographiques et climatiques. En particulier, les modèles climatiques globaux présentent des biais importants dans cette région en terme d'état climatologique moyen. Nous avons testé, dans une approche de modélisation haute résolution, différentes sources possibles de ces biais : les caractéristiques bathymétriques des îles Galápagos (mal représentées dans les modèles globaux) capables de par leur position équatoriale de modifier la circulation régionale moyenne et donc le bilan thermodynamique; ou alors les processus associés aux mélanges turbulents (et par extension les processus nonlinéaires) à l'aide d'un modèle régional. Pour ce faire, nous avons procédé à des expériences de sensibilité qui nous ont permis d'une part de relativiser le rôle de l'archipel des Galápagos comme source de biais et d'autre part de mettre en exergue le rôle de la variabilité intra-saisonnière dans la rectification de l'état moyen du Pacifique tropical est.

Si les archives les plus utilisées en paléo-océanographie et en paléo-climatologie relèvent principalement de carottages marins profonds ou des carottages de glace, on assiste actuellement à l'émergence d'études des récifs coralliens en tant que marqueurs de l'environnement. L'analyse d'une carotte de corail permet d'accomplir un formidable voyage dans le temps. Ce travail propose tout d'abord une mise au point sur le cadre géodynamique et sur les dispositifs structuraux dans lesquels s'inscrivent les édifices récifaux étudiés (Ile de Moorea et Atoll de Mururoa). On montre par ailleurs l'intérêt que représente les colonies coralliennes de porités sp. , dans le processus d'évolution de l'édifice corallien, d'une part, comme biomarqueur climatique d'autre part. Compte tenu des limites actuelles des techniques de mesures utilisées pour l'étude des coraux, une nouvelle approche méthodologique et technique est proposée : la tomographie. Elle est rapide et non destructive et répond aux contraintes imposées, d'une part, par la particularité du matériel étudié, d'autre part, par les techniques dites conventionnelles. La croissance de porités sp. A Moorea et Mururoa présente des variabilités interannuelle et décennale. Des relations significatives sont observées avec les paramètres hydro-climatiques locaux et régionaux, particulièrement avec la température (air et eau) et l'activité solaire. Des cycles de croissance de 11 et 22 ans sont identifiés. Par ailleurs, l'utilisation d'une analyse "croisée" des mesures physiques et géochimiques des sclerobandes coralliennes montre le potentiel des colonies de porités comme biomarqueur fiable des interactions océano-climatiques actuelles et passées en Polynésie française. Cette étude permet de proposer des bases nouvelles a la formulation d'un modèle d'explication de la morphologie des récifs polynésiens. En outre, elle confirme le potentiel des coraux comme outil de prédilection pour l'étude des paléoenvironnements aux latitudes intertropicales et surtout pour l'établissement de modèles climatologiques prédictifs
Because they are restricted to shallow waters and often occur in near-shore coastal environments, coral reefs can experience the effects of climatic or environmental change acting through the atmosphere or the marine or terrestrial environments. For this reason, coral reefs are used to reconstruct environmental parameters. First, this work propose a bringing up to date on structural and geodynamic context of linear island on french Polynesia (society and pitcairn-gambier archipelago). More, we display the interest of massives corals heads to offer unique opportunities to reconstruct the history of ocean-atmosphere variability throughout the tropics. The second part of the thesis discuss and evalute methods which provide chronology development, paleoclimatic reconstruction, and numerical analysis of coral-based paleoclimate data. We propose a new method to study corals heads ; the tomography. Coral growth of porites coral show inter-annual and decennial variability. Significative relations are observed between linear extension, density and calcification of porites and environmental paramaters (local and regional), particulary with water temperature and solar activity (insolation and radiation). 11 and 22 years cycles are especially identified. The work allow to propose a new method to study massives corals and confirm the potential of coral to offer a diverse array of skeletal climate tracers, subseasonnal resolution, and chronologic control. High-quality, multivariate climate reconstructions can be retrieved from living coral heads that will extend the observational baseline of tropical climate and bridge instrumental and geologic records of tropical variability

L’océan Pacifique est le siège de variabilités climatiques interannuel et multi-décennale, El Niño Southern Oscillation (ENSO) et la Pacific Decadal Oscillation (PDO), dont les répercussions (via des téléconnections) peuvent être mondiales. Des impacts importants sur les populations, les activités socio-économiques et sur l’environnement ont été attribuées à ENSO. Il est alors primordial d’améliorer notre compréhension de la dynamique Pacifique et notamment du phénomène ENSO ainsique son évolution sous l’effet du changement climatique.Les mesures géochimiques (Sr/Ca et 818O) réalisées sur les coraux constituent des enregistrements paléoclimatiques de choix pour l’étude de l’évolution d’ENSO et sont essentielles pour mettre en perspective la dynamique actuelle du climat par rapport à sa dynamique passée. Après avoir évaluer la robustesse du paléothermomètre géochimique corallien (Sr/Ca), cette thèse a permis la reconstruction de température de surface océanique (SST) à partir de coraux de l’atoll de Clipperton (Pacifique tropical Est) et de l’archipel des Marquises (Pacifique tropical centre) couvrantplusieurs parties du dernier millénaire. Nos résultats suggèrent que la structure spatiale d’ENSO étaitplutôt stable au cours des deux derniers siècles, montrant majoritairement une structure de type ENSOcanonique (Est Pacifique) par opposition à l’ENSO Modoki (centre Pacifique). Bien qu’encore débattue, cette structure spatiale pourrait avoir évoluée très récemment, en liaison avec le changement climatique global (et cela pourrait continuer dans le futur). A l’échelle décennale, nos deux zones d’étude (centre et Est Pacifique) sont influencées par la PDO.Les résultats de cette thèse tendent également à suggérer que l’activité d’ENSO actuelle (sous l’effet du forçage anthropique) n’est pas atypique à l’échelle du dernier millénaire. En effet, son intensité et sa fréquence étaient plus fortes au début du petit âge glaciaire (LIA, 16ème siècle). La comparaison deces résultats avec un ensemble de simulations climatiques (PMIP3) montre que la variabilité ENSO estbien reproduite par ces modèles climatiques mais qu’ils échouent à reproduire correctement l’état moyen des températures du Pacifique
The Pacific Ocean is the place of interannual and multi-decadal climate variabilities, namely the El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). There can have globals impacts via teleconnections. Major impacts on populations, economic and environmental activitieshave been attributed to ENSO. It is therefore essential to improve our understanding of the Pacificdynamic, particularly ENSO activity and its evolution under recent climate change.Geochemical measurements (Sr/Ca and 818O) performed on corals are relevant paleoclimatic records for studying the evolution of ENSO and are essential to put into perspective the current climatedynamic in comparison to past climate.After an evaluation of the robustness of the coral geochemical paleothermometer (Sr/Ca), we present the reconstruction of sea surface temperature (SST) from Eastern tropical Pacific coral (Clippertonatoll) and central tropical Pacific coral (Marquesas archipelago) covering several parts of the last millennium. Our results suggest that ENSO spatial pattern was relatively stable over the past two centuries, mainly indicating an eastern Pacific ENSO pattern (canonical) in comparison to the centralPacific ENSO (Modoki). Although still debated, this spatial pattern could have recently changed dueto global climate change (and this could continue in the future). At the decadal timescale, both studiedareas (central and eastern Pacific) are influenced by the PDO.The results of this Phd thesis also suggest that the present day ENSO activity (under the influence ofanthropogenic forcing) is not atypical throughout the last millennium. The intensity and frequency of ENSO were stronger in the early Little Ice Age (LIA, 16th century). These results are compared withan ensemble of climate simulations (PMIP3) and indicate that ENSO variability is correctly reproduced by numerical climate models but that these models fail to correctly reproduce the mean temperature state of the Pacific

Cette thèse a pour objectifs de documenter les variations spatiotemporelles de la zone de minimum d’oxygène (OMZ) du Pacifique Nord-Est, et d’identifier les mécanismes qui ont causé ces variations. L’étude est fondée sur l’analyse géochimique des composants majeurs, mineurs et traces de sédiments prélevés dans le Pacifique Nord-Est, en combinant des mesures par ICP-MS et scanneur XRF. Ces mesures ont permis de distinguer l’effet de la productivité biologique de celui de la ventilation océanique sur l’oxygénation du sédiment. J’ai pu mettre en évidence le rôle prépondérant de la productivité au niveau de la Basse Californie (23°N), qui varie en phase avec les températures en Atlantique Nord durant les 120.000 dernières années. Par ailleurs, la ventilation océanique a probablement joué un rôle important au niveau du golfe de Papagayo (12°N), par l’advection de masses d’eau provenant des hautes latitudes nord et sud. L’intensité de l’OMZ du Pacifique Nord-Est serait donc influencée par des modifications des circulations océaniques et atmosphériques, liées aux climats des hautes latitudes des deux hémisphères
This thesis aims at documenting the spatiotemporal variations of the Oxygen Minimum Zone (OMZ) of the northeastern Pacific, and identifying the mechanisms that caused theses variations. The study is based on the geochemical analyses of major, minor, and trace elements of sediments from the northeastern Pacific, by combining ICP-MS and XRF scans measurements. These measurements allowed distinguishing the effect of biologic productivity and oceanic ventilation on sediment oxygenation. I was able to highlight the predominant impact of the productivity off the Baja California Margin (23°N), which varied in phase with the high northern Atlantic temperature across the past 120,000 years. Moreover, oceanic ventilation did play an important role off the Papagayo Gulf (12°N), because of the advection of water mass coming from the high northern and southern latitudes. OMS intensity in the northeastern Pacific could thus be influenced by changes in the atmospheric and oceanic circulation, in relation to high northern and southern latitudes climates

Des changements de la direction d'expansion impliquant de larges réorganisations de la géométrie des dorsales océaniques ont été observés dans tous les océans du globe terrestre. Afin de déterminer les paramètres influant sur le mode de réorganisation des dorsales, nous avons étudié deux zones océaniques marquées par d'importants changements de la direction d'expansion. La première a été levée lors de la campagne "Foundation Hotline" (1997, océan Pacifique), la seconde lors de la campagne Magofond2 (1998, océan Indien). Les données acquises sur la zone Magofond2 ont également permis d'étudier le comportement de l'accrétion océanique lors d'une importante diminution de la vitesse d'expansion (12-14 cm/an à -3cm/an). Ces deux thèmes ont été abordés par des approches bathymétrique, cinématique, gravimétrique et expérimentale (modèles de paraffine). La réorganisation d'un système de dorsale peut se traduire par l'apparition ou l'arrêt de failles transformantes et par la variation de leur décalage. Nos travaux montrent que le facteur principal déterminant le mécanisme de réajustement d'une faille transformante est la longueur de son domaine transformant. La réorientation des axes d'expansion peut s'effectuer par des propagations, de l'accrétion asymétrique, des sauts s'axe ou la mise en place de microplaques. Sur la zone Magofond2, les trois premiers modes de réorganisation coexistent. Une réorientation désynchronisée des collines abyssales le long de la dorsale centrale indienne est également notée. Sur la zone Selkirk (Pacifique), la réorganisation de l'axe d'expansion se fait par la mise en place de la microplaque Selkirk. L'arrêt de cette microplaque semble dû à un blocage du système. La chute de la vitesse d'expansion observée sur la zone Magofond2 est à l'origine d'un changement du comportement de l'accrétion océanique comparable à ce que l'on observe entre les dorsales actuelles rapides et lentes. Ce changement a lieu en moins de 4 Ma
Changes in relative plate motion implying large reorganisations in the spreading ridge system are observed in all the world oceans. In order to determinate the parameters which act on the mechanism of spreading reorganisation, we studied two areas marked by a major change in the spreading direction. The first one is located in the Pacific ocean (Foundation Hotline cruise, 1997), the second one in the Indian ocean (Magofond2 cruise, 1998). Data recorded in the Magofond2 area permit us to study the consequences of a drastic decrease of the spreading rate (12-14 cm/an to -3 cm/an). Our approach uses bathymetric, kinematic and gravity studies and experimental models (wax models). The reorganisation of an oceanic ridge system can imply birth or death of transform faults and variation of their offset. Our works show that the major parameters which determine the evolution of a transform fault during a change in the spreading direction is the length of its offset. Several mechanisms have been proposed for spreading centres reorientation : propagation, rotation, axis jump or microplate. In the Magofond2 area, propagation, rotation and axis jump are prescrit at the saure time. In the Selkirk area (Pacifie), spreading axis reorganisation is synchronous with the birth of the Selkirk microplate. The end of this microplate seams due to a locking of the system. The decrease of the spreading rate observed in the Magofond2 area imply an important change in the Mid-Ocean processes which are successively comparable to those observed on a fast and a slow ridge. This change take place in less than 4 Myr

Les changements climatiques affecteront les écosystèmes terrestres et marins mais les conséquences en termes de répartition globale de la biodiversité sont encore mal connues. Les études portant sur la sélection des habitats des prédateurs marins pour leurs recherches alimentaire et leurs évolutions provoquées par le réchauffement climatique sont en plein développement actuellement. Les suivis télémétriques apportent des informations précieuses sur la variabilité spatio-temporelle de la distribution en mer des prédateurs marins. L’ensemble des problématiques étant très importantes, nous avons décidé de nous focaliser sur les oiseaux marins. Le premier objectif de ce projet de thèse est d’étudier, la distribution et la sélection des habitats d’alimentation des oiseaux marins tropicaux pendant leurs phases de reproduction et pendant leurs migrations. Afin de caractériser les habitats d’un point de vue abiotique. Le deuxième objectif de ce projet de thèse est d’utiliser les scénarios d’évolution des habitats océaniques produits par GIEC pour simuler, à l’aide des modèles d’habitats, l’évolution temporelle de la distribution des habitats favorables. Le troisième objectif de ce projet de thèse est d’utiliser les données de suivi disponibles d'identifier les « points chauds » de la biodiversité.Nous nous sommes intéressés, dans un premier temps, aux puffins du Pacifique. Plus particulièrement, nous avons étudié les variations entre les différentes colonies d’une même espèce, du point de vue de la distribution, de l’activité et de la sélection des habitats. Ensuite, nous avons étudié l'impact de l'évolution du changement climatique sur les habitats d'hivernage des Pétrels (Pterodroma baraui) de Barau, une espèce endémique de l'île de la Réunion. Nous avons construit des modèles de sélection des habitats. Ces modèles ont ensuite été utilisés pour prédire l’évolution des habitats d'hivernage à l’horizon 2100, en fonction de différents scénarios du GIEC. Enfin, Nous avons compilé les données de suivi disponibles sur les oiseaux marins, les tortues de mer et les mammifères marins pour étudier la répartition de la mégafaune marine dans l'océan Indien, et d'identifier les points chauds de haute densité et de haute diversité. Afin de mettre en place, à terme, des zones marines protégées. »
Climate change will affect terrestrial and marine ecosystems, but the consequences in terms of global biodiversity distribution are still unclear. Studies about selection of marine habitats and trends caused by global warming are growing. The telemetric monitoring provide valuable information on the spatial and temporal variability on distribution of marine predators. All the issues are very important, we have decided to focus on seabirds. The first objective of this thesis project is to study the distribution and selection of foraging habitat of tropical seabirds during their reproductive phase and during their migrations. To characterize the habitat of an abiotic point of view. The second objective of this thesis project is to use scenarios for ocean habitats produced by IPCC to simulate, using habitat models, the temporal evolution of the distribution of suitable habitat. The third objective of this thesis project is to use the available monitoring data to identify "hotspots" of biodiversity. We looked, at first, the puffins Pacific. More particularly, we studied the variations between the different colonies of the same species, from the viewpoint of the distribution, activity and habitat selection. Then we studied the impact of the evolution of climate change on wintering habitat of Barau’s Petrels (Pterodroma baraui). We built habitat selection models. These models were then used to predict the evolution of wintering habitat in 2100, according to different IPCC scenarios. Finally, we have compiled the available telemetry data on seabirds, sea turtles and marine mammals to study the distribution of marine megafauna in the Indian Ocean, and to identify hotspots of high density and high diversity. To establish, in time, protected marine areas

Les interactions ocean-atmosphere sont etudiees a partir d'un modele simple du couplage tropical. Les calculs analytiques mettent en evidence un mode couple quasi-stationnaire, baptise t#k-mode, susceptible de representer les evenements el nino et leur verrouillage sur le cycle saisonnier. Le taux de croissance de ce mode est calcule dans cinq simulations climatiques realisees a l'aide de modeles de circulation generale: deux simulations oceaniques forcees ocean pacifique et ocean global et trois simulations couplees ocean pacifique/atmosphere globale t42, ocean global/atmosphere globale t42 et ocean global/atmosphere globale t21. Les structures zonales des anomalies interannuelles (sst, courant zonal et tension zonale de vent) le long de l'equateur montrent un bon accord avec celles theoriques du t#k-mode. Cet accord est particulierement remarquable pendant un evenement chaud se developpant dans une simulation couplee globale. L'evolution saisonniere du taux de croissance montre un maximum entre juillet et decembre qui expliquerait l'apparition preferentielle de l'enso au cours de l'automne. En revanche, la valeur maximale du taux de croissance est insuffisante pour permettre un developpement rapide de l'anomalie. Aucune augmentation interannuelle du taux de croissance n'est a meme d'expliquer l'occurrence chaotique des evenements el nino. La pre-existance d'une onde libre oceanique de kelvin, souvent observee avant le declenchement des rechauffements, serait un excellent excitateur d'une anomalie sous la forme du t#k-mode. L'excitation de cette onde de kelvin par les anomalies de vents d'ouest, de forte variabilite intrasaisonniere expliquerait l'occurence interannuelle d'el nino et les difficultes a prevoir ce phenomene. Cette approche theorique fournit aussi des diagnostics quantitatifs qui permettent une comparaison des simulations forcees et couplees et ainsi, un moyen aise de determiner les deficiences des simulations couplees. L'intensification des gradients de temperature et l'affaiblissement de l'upwelling equatorial dans les simulations couplees globales conduisent a un taux de croissance 3 a 4 fois plus fort. Cela expliquerait l'importance de la variabilite interannuelle simulee, sans necessiter d'excitateur prealable. Plus precisement, l'augmentation du gradient vertical de temperature, qui favorise un processus particulier du t#k-mode, justifierait la predominance d'anomalies interannuelles de faible extension zonale

D'après le dernier rapport du Groupe Intergouvernemental d'Experts sur l'Evolution du Climat (GIEC), la réalité d'un réchauffement majeur du climat est sans équivoque. Ce travail de thèse a consisté à dresser un bilan des changements climatiques passés et récents dans l'océan Austral et à évaluer si l'impact de ces changements sur la distribution spatiale des oiseaux marins était déjà détectable et/ou prévisible. Grâce aux données historiques d'observation en mer par bateau sur 12 espèces d'oiseaux marins, nous avons mis en évidence une diminution d'abondance chez trois espèces et des changements de distribution contrastés entre les années 1980 et 2000. Ces espèces ont la particularité d'exploiter les eaux subtropicales où le réchauffement a été plus intense pendant cette période. Les suivis télémétriques apportent des informations précieuses sur la variabilité spatio-temporelle de la distribution des zones d'alimentation. Les modèles d'habitat nous ont permis de (1) caractériser les habitats exploités d'un point de vue océanographique, (2) comprendre la réponse des oiseaux aux variations saisonnières et interannuelles du climat, et enfin (3) prédire la distribution future des habitats favorables en utilisant les projections climatiques du GIEC. Les deux espèces étudiées ciblent des zones productives où les ressources sont prédictibles dans le temps et l'espace. Les variations saisonnières de la distribution du pétrel à menton blanc (Procellaria aequinoctialis) de Kerguelen sont principalement gouvernées par la dynamique de la glace de mer alors que les manchots royaux (Aptenodytes Patagonicus) de Crozet sont étroitement liés au front polaire. Ces structures océanographiques, forcées par la température, gouvernent la distribution et l'abondance des ressources disponibles pour les prédateurs. Le réchauffement de 1 à 3°C prédit par les modèles climatiques pourrait donc avoir des conséquences importantes sur la disponibilité des proies. Ainsi, nos modèles d'habitat prédictifs ont révélé un déplacement de 300 km vers le sud des zones d'alimentation du manchot royal d'ici la fin du 21ème siècle. Un tel changement serait bien au-delà des capacités de recherche alimentaire actuelles des manchots. Malgré les incertitudes liées aux modèles et aux réponses des niveaux trophiques inférieurs, nos résultats suggèrent une forte pression de sélection sur les stratégies d'approvisionnement des oiseaux marins dans les années à venir.

L’échec des négociations sur le climat en 2009 à Copenhague invite à penser un modèle complémentaire de gouvernance internationale environnementale, dont les prémisses ont émergé par la voix des États insulaires de l’AOSIS. Des États, se regroupant sur la base d’une perception du risque partagée, mettant en exergue des fragilités grandissantes, telle est la base de départ de cette enquête. Le niveau régional se présente comme l’un des compléments à la crise de l’universalisme. Mais penser un niveau de gouvernance internationale en environnement requiert d’identifier les conditions d’émergence de celui-ci et de son efficacité. Nous nous concentrerons sur les premières. Nous interrogerons l’identité des acteurs de sa création, les outils qu’ils utilisent et les raisons pour lesquelles est créé ce régionalisme permettant de lutter contre les changements climatiques. Différents courants des relations internationales proposent une approche théorique de la coopération régionale et plus génériquement du régionalisme, sans pour autant qu’un modèle uniforme n’ait été identifié. L’approche théorique par le biais de problématiques environnementales au niveau régional nécessite l’intervention de plusieurs courants permettant d’expliquer le phénomène : le constructivisme par la construction de l’objet sécuritaire, les théories de la stabilité hégémonique par la recherche d’un hégémon régional incitant les autres États à coopérer, le néolibéralisme institutionnel pour expliquer le rôle des réseaux et la recherche du gain que les États peuvent espérer en entrant dans le processus coopératif, les théories de l’interdépendance complexe par l’intervention d’acteurs non étatiques. Ces différentes approches parviennent-elles ou échouent-elles à expliquer ce phénomène ?
The failure of the climate negotiations in Copenhagen in 2009 prompts us to reflect on a complementary model of international environmental governance, whose premises have emerged through the voice of the island States of AOSIS. States, coming together on the basis of a shared perception of risk, highlighting increasing fragilities, this is the starting point of this investigation. The regional level is presented as one of the complements to the crisis of universalism. But reflecting on alevel of international governance environment requires identifying the conditions for its emergence and for its efficiency. We will focus on the first ones. We will question the identity of the actors of its creation, the tools they use and the reasons why this regionalism, allowing fighting against climate change, is created. Various trends of international relations offer a theoretical approach to regional cooperation, and regionalism more generically, without having identified a uniform model. The theoretical approach through environmental issues at the regional level requires the intervention of several schools of thought to explain the phenomenon: constructivism by building a climate threat and its perception , theories of hegemonic stability by seeking a regional hegemon encouraging other States to cooperate, institutional neoliberalism to explain the role of networks and the search for profit States can expect by entering the cooperative process, theories of complex interdependence through the intervention of non- State actors. Do these various approaches succeed or fail to explain this phenomenon?

El Niño Southern Oscillation (ENSO), phénomène climatique ayant pour siège le Pacifique tropical, oscille à des périodes caractéristiques comprises entre 3 et 7 ans. Son intensité s'avère de plus modulée à basse fréquence (à des échelles de temps décennales à inter-décennales). Cette thèse se propose d'étudier, à l'aide d'un modèle couplé global de circulation générale, la variabilité décennale du Pacifique tropical et son lien avec la modulation basse fréquence de l'activité ENSO. Les résultats remettent en cause l'hypothèse communément admise selon laquelle la modulation basse fréquence d'ENSO est due aux fluctuations décennales des caractéristiques de l'état moyen, et suggèrent de remplacer les raisonnements habituels de "cause à effet" par des raisonnements de "connections" entre échelles de temps
The El Niño Southern Oscillation (ENSO), climate phenomenon located in the tropical Pacific, is a coupled ocean-atmosphere mode with a dominant time scale between 3 and 7 years. In addition, the amplitude of ENSO is low-frequency modulated, on a decadal to interdecadal time-scale. The objective of this thesis is to study the tropical decadal variability in a global atmosphere-ocean coupled general circulation model, and his link with the low frequency modulation of ENSO activity. Results question the commonly accepted hypothesis that low frequency modulations of ENSO are due to decadal changes of the mean state characteristics, and suggest that it seems more appropriate to reason in terms of time scale interactions rather than in terms of direct causal relationships

Résumé: Les récentes études scientifiques sur le climat tendent à démontrer que la hausse du niveau de la mer menace l'existence de petits États insulaires, notamment dans le Pacifique et les Caraïbes. La possibilité que le territoire d'un État soit inondé ou rendu inhabitable est une situation sans précédent qui pose de nouvelles questions au regard du droit international. En effet, le droit international envisage la disparition d'une entité étatique uniquement par annexion, fusion ou succession d'État. Le droit n'envisage donc pas la disparition pure et simple d'une entité étatique. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons adopté une démarche exploratoire visant à découvrir s'il était possible qu'un État disparaisse juridiquement pour des raisons climatiques et quelles seraient les conséquences qui en découleraient, notamment sur le lien de nationalité des ressortissants. Nous analyserons les différents scénarios envisagés par la littérature pour permettre à l'État de maintenir une existence en dépit de la disparition de son territoire. Nous constaterons qu'il est fort probable que l'État ne réponde plus aux critères énoncés par le droit international et perde de ce fait son statut et ses prérogatives étatiques, mais qu'il pourrait demeurer sujet de droit international en vertu de la présomption de continuité et par le biais de la reconnaissance internationale. Ceci nécessite de revoir le concept d'État en droit positif.||Abstract:Recent scientific studies on climate change show that sea level rise threatens the existence of small island states, especially in the Pacific and Caribbean. The disappearance of a state territory or its inhabitability is an unprecedented situation that raises new questions in international law. Indeed, international law does not foresee the disappearance of a state without it being replaced by annexion, fusion or succession of another state. In this master thesis we tried to find out if it is possible for a state to disappear legally for climatic reasons and what would be the consequences of such disappearance, notably on the nationality of its citizens. We will analyse the different scenarios proposed by the literature to maintain statehood despite the disappearance of territory. We will see that it is possible that even in case of loss of statehood and its prerogatives, such entities could remain subject of international law through the presumption of continuity and the continued recognition of other states. This would mean that the concept of state as it exists today would have to be reviewed.

Les derniers 22 kans sont marqués par des évènements climatiques rapides, non synchrones entre l‘hémisphère Sud et le Nord. Un mécanisme de bascule des températures polaires, amplifié par la capacité de l‘océan profond à stocker et à restituer une partie du CO₂ atmosphérique en fonction de l‘intensité de la circulation océanique et des upwellings le long de la divergence Australe, a été proposé pour expliquer ces évènements. L‘objectif principal de cette thèse a été de définir quel est le rôle de l‘Océan Austral durant ces variations climatiques rapides à l‘aide de 3 carottes sédimentaires marines, prélevées le long de la marge chilienne, sous l‘influence des fronts océaniques et des vents d‘Ouest. La reconstitution des températures océaniques de surface (SST) ont permis de retracer l‘évolution du gradient latitudinal de SST au cours des derniers 22 kans mettant en évidence des migrations vers le sud du front Subtropical, notamment durant la déglaciation,marqués par des changements faunistiques en foraminifères planctoniques et benthiques suggérant unapport accru de nutriments en surface, et accompagnés par un enrichissement en [O₂] dans l‘eau de fond. Ces évènements sont peut-être liés à un renforcement des upwellings au niveau de la divergence australe induisant un renforcement de la ventilation des eaux intermédiaires antarctiques. Ces variations hydrologiques se produisent durant la hausse de CO₂ atmosphérique enregistrée dans les carottes de glace antarctiques pendant la déglaciation, indiquant un lien intime entre les upwellings, l‘intensité de la ventilation des eaux intermédiaires et le transfert de CO₂ depuis l‘océan profond vers l‘atmosphère
The last 22 kyr are marked by abrupt climatic events, non-synchronous between the southern and northern hemispheres. A see-saw mechanism of the polar temperatures, amplified by the deep oceanability to store and release a portion of atmospheric CO₂, depending on the intensity of the thermohaline circulation and the large upwellings along the southern divergence, has been proposed to explain these observations. The main aim of this thesis was to assess the role of the southern ocean during these millennial events, by studying 3 marine cores, retrieved along the Chilean margin, under the influence of oceanic fronts and the westerly winds. The reconstruction of the sea surface temperatures (SST) allowed tracing the evolution of the SST latitudinal gradient during the last 22 kyr, highlighting southward migrations of the Subtropical Front, especially during the deglaciation, marked by benthic and planktonic foraminifera faunal changes which can be interpreted as surface nutrients inputs increase, accompanied by an enrichment of the bottom water [O₂] in the bottom water. These events could be related to stronger upwellings at the southern divergence leading to an increase of the Antarctic intermediate waters ventilation. These changes occur during atmospheric CO₂ increases recorded in Antarctic ice cores, marking the deglaciation, and suggesting an intimate link between upwellings, the intensity of the intermediate waters ventilation, and deep ocean-atmosphere CO₂ transfers

Au cours des derniers 40 ka, le Groenland et l'Atlantique Nord ont enregistré des oscillations de température rapides et de grande amplitude (8 à 15°C en à peine 300 ans) associées à de profondes modifications de la circulation océanique et atmosphérique. Les mécanismes à l’origine de ces changements climatiques rapides ne sont encore que partiellement élucidés. L’objectif de cette thèse est de quantifier les changements de circulation océanique qui ont accompagné ces changements climatiques abrupts. La première partie de cette thèse a consisté à combiner les informations paleocéanographiques de trois traceurs géochimiques, de manière à s'affranchir des limitations de chaque traceur pris séparément. Les rapports isotopiques du carbone des foraminifères benthiques (δ13C et Δ14C) et le Pa/Th sédimentaire ont été mesurés sur la carotte sédimentaire de l'Atlantique Nord SU90-08 (43°N, 30°W, 3080m). Les proxies semblent dépeindre une situation contradictoire au cours du dernier maximum glaciaire: les isotopes du carbone indiquent une faible ventilation des masses d'eau profondes alors que le Pa/Th sédimentaire atteste d'une circulation active. Ce résultat interroge sur la nature exacte du signal enregistré par chaque proxy. Par ailleurs, le recours à la modélisation est nécessaire afin de quantifier les variations de la circulation océanique passée. La seconde partie de cette thèse a donc consisté à ajouter le calcul du Pa/Th sédimentaire dans le modèle de climat de complexité intermédiaire iLOVECLIM. Ce modèle, capable de simuler l'évolution simultanée des trois proxies, a été utilisé pour analyser la réponse de chaque proxy à des changements abrupts de circulation. Les résultats montrent que la réponse des proxies est différente dans les trois principales masses d'eau de l'Atlantique. Dans l'Atlantique Nord-Ouest profond (> 2000 m), la réponse du Pa/Th précède celle des isotopes du carbone de quelques centaines d'années, constituant un exemple de découplage entre les différents proxies
The last 40 ky, have been characterized by abrupt and high amplitude temperature changes (8 to 15 °C in less than 300 years) in Greenland and in the North Atlantic region, associated with drastic ocean and atmospheric circulation changes. The mechanisms behind these abrupt climate changes are still debated. The objective of this thesis is to quantify the ocean circulation changes associated with these abrupt climate changes. In the first part of this thesis, I combined the information of three geochemical proxies in order to overcome the limitations of each proxy taken separately. The carbon isotopic ratios of the benthic foraminifers (δ13C and Δ14C), as well as the sedimentary Pa/Th ratio, have been measured in the North Atlantic sediment core SU90-08 (43°N, 30°W, 3080m). The proxies depict an apparently inconsistent situation over the last glacial maximum: the carbon isotopes indicate that the deep water mass was poorly ventilated while the Pa/Th evidence an active overturning cell. These observations question the type of signal recorded by each proxy. Besides, in order to quantify the circulation changes, a modeling approach is required. In the second part of this thesis, I have implemented the calculation of the Pa/Th in the climate model of intermediate complexity iLOVECLIM. The model is able to simulate the simultaneous evolution of the three proxies and has been used to decipher the multi-proxy response to abrupt circulation changes. The results show that the proxy response varies in the three main Atlantic water masses. In the deep (>2000m) western North Atlantic, the carbon isotopes response lags the Pa/Th response by a few hundreds of years, exemplifying/illustrating a possible decoupling between the different proxies

L’oxydation photochimique de la matière organique dissoute colorée (CDOM), et la production de CO2 qui en résulte, est maintenant reconnue comme étant un processus majeur dans le cycle du carbone dans le système ocean-atmosphère. L’Océan Arctique fait parti des environnements où ce processus risque de jouer un rôle de plus en plus important dans le contexte des changements climatiques à cause de : 1) l’augmentation du CDOM d’origine terrigène transporté à l’Océan côtier en réponse à la fonte du pergélisol et à l’augmentation du débit des rivières; 2) la diminution du couvert de glace estivale permettant au rayonnement solaire de pénétrer dans la colonne d’eau; et 3) l’augmentation du rayonnement ultraviolet (UV) dans cette région. Un modèle couplé « optique-photochimique » a été utilisé pour examiner le rôle de la photooxydation dans le cycle du carbone organique de l’Océan Arctique. Pour calculer la photoproduction de CO2 (PDIC), l’éclairement spectral incident, incluant les UV, a été modélisé avec un modèle de transfert radiatif nécessitant les concentrations de glace de mer, d’ozone, d’aérosols atmosphériques et le couvert nuageux observés par satellite entre 1979 et 2004. Les rendements quantiques apparents pour calculer la PDIC ont été déterminés en laboratoire sur des échantillons provenant de la Mer de Beaufort et du Fleuve Mackenzie. La contribution du CDOM au coefficient d’absorption totale ([aCDOM/at]), un paramètre clé du modèle, a été déterminée soit à partir des mesures in situ, soit dérivée des données de la couleur de l’océan à l’aide d’un nouvel algorithme empirique. Contrairement aux méthodes semi-analytiques trouvées dans la littérature, l’algorithme empirique proposé permet de séparer, à l’échelle régionale, les coefficients d’absorption du CDOM et des particules non-algales. Cependant, l’utilisation des données de la couleur de l’océan dans les hautes latitudes est souvent compromise par la présence de glace de mer qui contamine les données. Ce problème a été abordé dans le cadre de la présente étude, et une méthode a été proposée afin de détecter et éliminer les données contaminées par la glace de mer. Enfin, il a été démontré que les valeurs de PDIC sont similaires aux taux de carbone organique provenant de la production primaire marine qui est séquestré dans les sédiments océaniques; et que l’augmentation des UV et la diminution de la glace de mer estivale au cours des 26 dernières années a conduit à une augmentation de PDIC d’environ 15%. Ces résultats indiquent que la photooxydation joue un rôle significatif dans le cycle du carbone actuel, et que la diminution de l'étendue de la glace de mer, prévue par les modèles climatiques, risque d'amplifier significativement la reminéralisation photochimique du carbone organique dissous d'origine terrigène dans l'Océan Arctique
Photochemical oxidation of colored dissolved organic matter (CDOM), and the resulting production of CO2, is now known to be a significant process in the cycling of carbon in the ocean-atmosphere system. One environment where that process may play a major role in the context of climate change is the Arctic ocean because of: 1) the increasing amount of terrestrial CDOM released by the melting permafrost and brought to coastal ocean by rivers, 2) the decreasing summer ice cover that allows more solar radiation to penetrate the water column, and 3) the continuing increase in UV radiation over that region. A coupled optical-photochemical model was used to assess the role of photooxidation in the carbon cycle of the Arctic Ocean. To calculate the photoproduction of CO2 (PDIC), the incoming spectral irradiance, including UV, was modeled with a radiative transfer model that uses satellite observations of sea ice, ozone, aerosols and cloud cover covering the 1979 to 2004 period. In situ determinations of the apparent quantum yield for the photoproduction of CO2 made in the Beaufort Sea were used for the calculations. A key parameter in the model was the contribution of CDOM to the total absorption coefficient. It was either obtained from in situ measurements or derived from Ocean Color imagery using a new empirical algorithm. Unlike most semi-analytical approaches found in the literature, the proposed empirical algorithm provides a mean to separate CDOM absorption coefficient from nonalgal particles absorption coefficient at the regional scale. The use of Ocean Color remote sensing at high latitude is, however, compromised by the presence of sea ice that contaminates the data. This problem was addressed in the present study, and a method was proposed to detect and eliminate contaminated pixels. Finally, it was shown that the level of PDIC is similar to the level of sequestered rates of organic carbon in the ocean sediments, which was produced through marine photosynthesis; and that the increase in UV and decrease in summer sea ice over the last 26 years have led to an increased in PDIC by about 15%. These results indicate that the predicted trend of ongoing contraction of sea ice cover will greatly accelerate the photomineralization of CDOM in Arctic surface waters

Un enregistrement sédimentaire de la marge est de l’Australie au large de la Grande Barrière est étudié pour mieux comprendre la dynamique des marges mixtes du Pacifique Sud Ouest en lien avec l’expansion des récifs barrières, au cours du Pléistocène. Des variations significatives sont observées dans la nature et la fréquence des dépôts turbiditiques au cours des derniers 1.5 Ma. Ces variations sont interprétées comme étant liées à l’expansion du récif barrière autour de 400-500 ka. La comparaison avec un enregistrement sédimentaire au large du récif barrière de Nouvelle Calédonie montre une tendance similaire. Ces résultats mettent en évidence un mécanisme commun à la mise en place des récifs barrières dans la région SO Pacifique. Les liens entre la production carbonatée et les changements environnementaux sont abordés par l’étude du rapport Mg/Ca mesuré sur des foraminifères planctoniques, dans l’objectif de reconstruire des paléotempératures des eaux de surface. Une méthode d’analyse sur foraminifère unique a été également établie, afin d’estimer la gamme de température sur une période donnée. Les mesures ont été conduites sur deux morphotypes de G. ruber connus pour calcifier à des profondeurs différentes. Les températures moyennes et la saisonnalité ne semblent pas être les facteurs de contrôle prédominants pour expliquer l’expansion de la barrière dans la région. L’évolution verticale des températures au cours des derniers 1.5 Ma, au large de la Grande Barrière et de la Nouvelle Calédonie, semble être associée à des changements de l’hydrodynamisme de la mer de Corail
Sedimentary record from Australia eastern margin offshore the Great Reef Barrier Reef is used to better understand the dynamics of mixed margins of the Southwest Pacific, in relation to Barrier reef expansion during the Pleistocene. Significant variations are observed in the nature and frequency of the turbidites deposits in the deep sedimentary record, over the last 1.5 Ma. These variations are associated with the barrier reef expansion around 400-500 ka. Comparison with a similar sedimentary record located offshore New Caledonia show similar and nearly synchronous trend, highlights a potential common mechanism for the barrier reefs expansion in the SW Pacific region. This study further explores links between carbonate production and environmental changes which are addressed by the study of the ratio Mg/Ca in surface dwelling planktic foraminifera, a proxy for sea surface temperatures reconstruction. Single foraminifera analysis were also measured to quantify the range of temperature for a given period. Measurements were performed on two G. ruber morphotypes known to calcify at different depths. Mean temperatures and seasonality do not appear to be the main control factor of the barrier expansion in the region. The vertical trend of temperatures over the last 1.5 Ma, offshore the Great Barrier Reef and New Caledonia, seems to be associated with hydrodynamic changes of the Coral Sea

La dynamique de la thermocline Equatoriale Pacifique est en grande partie modulée par des phénomènes climatiques majeurs tels que l'ENSO ou la mousson indo asiatique. Nous utilisons des fossiles de deux morphotypes de l'espèce de foraminifères planctoniques Globigerinoides ruber comme traceurs de la stratification à la bordure Sud du Pacifique Ouest Equatorial, afin de retracer la dynamique climatique de cette région durant les derniers 800 000 ans. Nos résultats mettent en évidence un battement de la thermocline Pacifique en réponse aux variations Glaciaire /Interglaciaire, en relation avec les hautes latitudes. Lors des périodes glaciaires, la gyre subtropicale Sud renforcée permet le transport d'eaux froides venues de l'Antarctique vers le Pacifique Ouest. Ce mécanisme s'est progressivement intensifié depuis 800 000 ans en réponse à l'augmentation de l'amplitude de l'obliquité de l'orbite terrestre. L'étude morphologique des deux morphotypes de Globigerinoides ruber en réponse aux changements climatiques des derniers 800 000 ans, montre que la forme des tests est influencée par les changements environnementaux à l'échelle Glaciaire/Interglaciaire. Ces résultats suggèrent également que ces deux populations ont des exigences écologiques distinctes, permettant de les utiliser comme proxy de la stratification. La calibration mono-morphotypique pour les paléotempératures issues du Mg/Ca a également montré qu'il ne semble pas y avoir de différence de thermodépendance du Magnésium entre ces deux populations
The Equatorial West Pacific thermocline dynamic is strongly modulated by climatic phenomenon as the ENSO and the Indo Asiatic monsoon. Here we use fossils of two morphotypes of the same planktonic foraminifera species, Globigerinoides ruber, from the Southern edge of the Western Equatorial Pacific as proxy of paleostratification, in order to track climate changes since the last 800 000 years. Our results show a regular beating of the Equatorial Pacific thermocline in response to Glacial/ Interglacial changes connected to the high latitudes. During glacials, the reinforced South subtropical gyre increases the advection of cold waters from the Antarctic to the West Pacific. This mechanism was progressively intensified by the increasing obliquity amplitude since 800 000 years. The morphometric study of the two morphotypes of Globigerinoides ruber indicates that the test shape responses to environmental changes at Glacial/Interglacial time scale. Furthermore these results suggest that those two populations have distinct environmental requirements, allowing to uses them as proxy of stratification. The mono-morphotypic calibration for Mg/Ca derived-paleotemperatures indicates that there is no specific thermodependance of magnesium between the two morphotypes

Comprendre les mécanismes moteurs et pouvoir anticiper l'impact environnemental du phénomène El Niño Oscillation Australe (ENOA) constituent des enjeux scientifiques et sociétaux de première importance, notamment pour les Pays Emergents. Dans cette thèse, nous avons documenté et contrasté la signature de différents types d'ENOA - dits canoniques et Modoki - pour plusieurs variables climatiques essentielles (température et salinité de surface, niveau de la mer, courant de surface, précipitation, vent de surface, ...), analysé la pertinence de la théorie dite de recharge / décharge, une des quatre théories majeures d'ENOA, à rendre compte ou non de la nature quasi oscillatoire de ces différents types et quantifié l'impact potentiel des modifications des caractéristiques majeures d'ENOA sur notre interprétation des tendances climatiques à 'long' terme pour ces variables climatiques essentielles.

Nous étudions dans cette thèse la variabilité basse fréquence dans le Pacifique tropical de la structure verticale de l'océan simulée par le modèle de circulation générale du LODYC sur la période 1985-1994. Notre motivation est double : 1) Interpréter la simulation en terme d'ondes longues de Kelvin et de Rossby selon les différents modes barocicles et 2) expliciter les mécanismes liés à la propagation d'énergie verticale et le couplage avec l'atmosphère
We investigate the low frequency variability of the oceanic vertical structure in the tropical Pacific from an ocean general circulation (OPA) forced simulation over the period 1985-1994. Our goal is two-fols : 1) To find to which extent the simulation can be interpreted as a combination of baroclinic long equatorial Kelvin and Rossby waves for the different vertical modes, and 2) to document the processes that affect the waves propagation, in particular modal dispersion due to zonal change in the density field, vertical energy propagation processes and the coupling with atmosphere. Linear model simulations are carried out and are used as a diagnostic tool

Le sous-courant équatorial (EUC), les cellules de circulation méridienne l'alimentant, et leur rôle primordial dans le Pacifique équatorial sur El Niño et sa variabilité décennale, sont étudiés en combinant données in situ et modélisation. Les trajectoires des masses d'eaux dans un modèle numérique réaliste révèlent des recharges/décharges complexes et asymétriques associées à l'El Niño-La Niña de 1997-1998. A partir des données des mouillages TAO méthodiquement bouchées, des séries continues du débit, de la température et de la profondeur de l'EUC sont construites sur 1980-2002 et analysées. Sur 1951-1999 dans le modèle validé, l'EUC, la convergence dans la thermocline, la divergence en surface et l'upwelling équatorial ont les même variations en débit, toutes causées par la tension de vent zonale intégrée zonalement, en accord avec des théories linéaires. Les forts impacts de ces variations de débit et de celles de température sur les bilans de masse et de chaleur sont quantifiés
The equatorial undercurrent (EUC), the shallow meridional overturnings cells feeding it, and their essential role in the equatorial Pacific for El Niño and decadal variability, are studied using both in situ data and model. Trajectories of water masses in a realistic numerical model reveal complex and asymmetric recharges/discharges associated with the 1997-1998 El Niño-La Niña events. Using TAO/TRITON moored data of current and temperature at the equator, with their gaps carefully filled, continuous time series of mass transport, temperature, depth and kinetic energy of the EUC are constructed over 1980-2002 and analysed. Over 1951-1999 in the validated model, EUC, pycnocline convergence, surface divergence and equatorial upwelling have the same variations in mass transport, all caused by zonal wind stretch integrated zonally, in agreement with linear theories. The strong impacts of these variations in mass transport and of those in temperature on mass and heat budgets are quantified

L'océan Austral est un endroit où des changements climatiques importants se sont produits au cours du siècle dernier, accompagnés d'un important niveau d'exploitation des ressources naturelles vivantes par l'homme. Ces changements globaux peuvent potentiellement conduire à des perturbations majeures des écosystèmes de l'océan Austral jusqu'aux prédateurs marins supérieurs. La pêche peut aussi directement affecter les oiseaux de mer par la mortalité accidentelle dans les engins de pêche (prises accessoires) et les ressources alimentaires supplémentaires fournies par les rejets. Lors des 20 dernières années un nombre croissant de recherches ont été effectuées sur les effets du changement climatique et des activités de pêche sur les oiseaux marins de l'océan Austral. L'utilisation de données à long terme d'observations en mer et de populations avec des animaux connus individuellement était essentielle pour détecter ces effets. Ici, nous passons en revue ces études afin d'identifier les tendances dans les changements de distribution, de phénologie, de démographie et de dynamique des populations en réponse aux changements climatiques et aux activités de pêche. Des changements dans la répartition et la phénologie de la reproduction ont été documentés en parallèle à l'augmentation des températures de surface de la mer et des changements dans la couverture de glace de mer dans l'océan Indien du Sud. Des températures de surface de la mer anormalement chaudes semblent principalement avoir un effet négatif sur les paramètres démographiques, bien qu'il existe des exceptions. Les variations de l'étendue de la glace de mer affectent également plusieurs paramètres démographiques et la dynamique des populations. Les relations suggèrent des effets non linéaires, avec des conditions optimales de couverture de glace de mer qui semblent être la règle. L'effort de pêche est principalement négativement relié aux taux de survie des populations et pour quelques espèces positivement relié au succès de la reproduction. Quelques études montrent que les facteurs climatiques et les prises accessoires de la pêche peuvent affecter les paramètres démographiques simultanément d'une manière complexe, qui peut être intégrée dans les modèles de dynamique des populations pour prévoir l'impact sur les populations. Bien que chez les oiseaux marins le taux de croissance démographique soit moins sensible aux variations de la survie des juvéniles qu'à des variations de la survie des adultes, la mortalité chronique des immatures en raison de la pêche peut nuire aux populations. Les modèles de population permettent aussi de projeter des trajectoires de populations dans des conditions climatiques futures. Les études à venir devront intégrer d'autres facteurs environnementaux, d'autres niveaux trophiques, le comportement de recherche de nourriture, les interactions entre climat et pêcheries et les mécanismes sous-jacents à la plasticité phénotypique, comme certaines études pionnières réalisées dans l'hémisphère Nord.

Les eaux souterraines représentent environ 98% des eaux douces potentiellement disponibles pour l'homme sur notre planète, en faisant donc une ressource fondamentale de nos sociétés. Du fait du changement climatique et du fort lien existant entre le climat et le cycle de l'eau, une préoccupation légitime est née concernant l'impact potentiel de ce changement climatique sur les ressources en eau. À ce jour, des évidences de plus en plus nombreuses appuient le fait que les modifications des conditions climatiques se répercutent sur le cycle hydrologique. L'identification de la sensibilité des eaux souterraines aux variations climatiques est donc devenue indispensable. Or, le climat est un système hautement complexe dont les variations, contrôlées par de nombreux facteurs à la fois naturels et anthropiques s'effectuent sur toutes les échelles de temps. Les modifications climatiques ne sont donc pas un phénomène nouveau, les eaux souterraines ont par conséquent subi dans le passé les effets de ces variations climatiques, elles en subissent actuellement les changements et subiront celles à venir. Les travaux développés dans cette thèse ont abordé cette problématique visant à caractériser la sensibilité de la ressource en souterraine face aux variations climatiques. À l'aide de l'analyse de traceurs environnementaux à l'échelle régionale, les impacts d'évènements climatiques majeurs intervenus sur les derniers millions d'années (transgression marine et période glaciaire) sont mis en évidence au sein du système hydrogéologique actuel. Puis, à l'aide de modélisation hydrogéologique, l'impact du changement climatique est étudié à travers les relations particulières existantes entre l'eau souterraine et les compartiments de surface et l'océan. Toutes ces études mettent en avant la sensibilité de la ressource en eau souterraine aux variations climatiques en termes de qualité (salinisation) et de quantité (baisse des niveaux d'eau). Les ressources hydrogéologiques sont particulièrement sensibles aux variations climatiques et hydrologiques (modifications de recharge, intrusions eau de mer…) ainsi qu'aux facteurs non climatiques (activités humaines). La gestion de cette ressource nécessite donc de considérer à la fois les risques climatiques et non climatiques ainsi que de prendre en compte l'adaptation à long terme de ces systèmes
Groundwater resources represent approximately 98% of global freshwater resources available for humans on our planet; therefore groundwater is fundamental resource of our societies. Due to climate change and strong link between climate and the cycle of water, an understandable concern is appeared about the potential impacts of climate change on water resources. Nowadays, growing body of evidence supports the fact that changes in climatic conditions (temperature, precipitation, evaporation…) impact the hydrologic cycle and consequently groundwater resources. The identification of groundwater sensibility to climate variations has become essential. The climate is a highly complex system where its variations drive by many factors both natural and human occurs on all time scales. Climatic changes are not a new phenomenon, groundwater resources have already been impacted by effects of climatic variations, are impacting presently and will be in the future. The work carried out under this thesis covered this problematic to characterize the groundwater resources sensibility to climate variations. With the help of environmental tracers analyzed at the regional scale, impacts of major climate events occurred since the last millions years (marine transgression and glacial period) have been identified in the current hydrogeologic system. Then, support by hydrogeological modeling the impact of climate change has been studied through the specific relationships between groundwater and surface water bodies and ocean. All these studies highlight the important sensibility of groundwater resources to climate variations in terms of quality (salinization) and quantity (lower water levels). Hydrogeological resources are particularly sensitive to climate and hydrological variations (recharge changes, seawater intrusion…), as well as to non-climatic factors (human activities). Thus groundwater resources management needs to consider both climatic and non-climatic risks and the long-term adaptation of these systems

Le lagon de la Nouvelle Calédonie (Pacifique Sud-Ouest), est drainé par les entrées fluviales et océaniques sous la pression de l’érosion des sols ultramafiques (enrichies en Nickel et Cobalt). Le but de cette thèse était de mieux comprendre les sources et la variabilité spatio-temporelle de la matière organique dissoute colorée (MODC) et fluorescente (MODF) le long de continuum rivière-côte-lagon-large en zone lagonaire tropicale du Pacifique dans un contexte de changement climatique et d’anthropisation locale (activité minière). Les côtes Est et Ouest calédoniennes ont été échantillonnées pendant 1 an et demi et pendant la campagne CALIOPE 3 (côte Est) lors d’un épisode El Niño fort (2015-2016), ponctués de forts épisodes pluvieux. L’analyse parallèle factorielle (PARAFAC) des matrices d’excitation-émission de fluorescence (MEEFs) a abouti à l’indentifications de 5 fluorophores : humique-like marin, 2 tyrosine-like, et tryptophane-like d’origine autochtone issus des compartiments phytoplanctoniques et bactériens, et un fluorophore humique-like d’origine allochtone provenant des rivières drainant les côtes. La MODC à 350 et 442 nm suivait une dynamique fortement dépendante des apports fluviaux pouvant être découplée de la dynamique de la MODF. La MODF sur la côte Est suivait un cycle saisonnier (saison sèche/humide) contrairement à la côte Ouest dépendante de d'évènements pluvieux sporadiques. Des fluorophores (humique, tyrosine et tryptophane-like) ont montré des affinités avec certains métaux traces (Nickel, Manganèse, Cobalt) ce qui a permis de développer une expérience de quenching de fluorescence pour déterminer le pouvoir complexant de la MODF naturelle
New Caledonia (South-West Pacific) is a tropical area under strong environmental pressure (climate change and local anthropogenic forcing). The aim of this thesis was to gain a better understanding of the colored (CDOM) and fluorescent (FDOM) dissolved organic matter dynamic in the New Caledonia Lagoon where strong ultramafic erosion pressure is associated with trace metals (i.e., nickel, manganese and cobalt). 3D spectrofluorimetry was used to characterize the CDOM/FDOM. The West and East coasts were sampled during one year and a half in a context of El Niño (2015-2016), interrupted by strong rainy events (storms) and during CALIOPE 3 cruise (East coast). A parallel factor analysis (PARAFAC) of EEMF led to the identification of 5 fluorophores: marine humic-like, 2 tyrosine-like and tryptophan-like peaks (T2 peak) from the biological balance between phytoplankton and bacterioplankton and a terrestrial humic-like from rivers draining caledonian coast. The CDOM signal at 350 and 442 nm had a strong dependency on river inputs accentuated during storms and revealed photodegraded CDOM. The FDOM signal in the East showed a seasonal cycle (wet/dry season) contrary to the West coast depending on sporadic rainy events. Data acquired during the CALIOPE 3 were coupled with trace metal concentrations, biogeochemical parameters, and plankton communities. Some fluorophores displayed a preferential association with nickel and cobalt. The complexation capacities of these fluorophores toward trace metals were revealed by a quenching experiment that allowed to derive complexation constants

Dans le contexte du changement climatique contemporain, les analyses climatiques à l’échelle régionale présentent un intérêt majeur car elles permettent de rendre compte des hétérogénéités spatiales des évolutions climatiques. Notre étude propose une analyse de l’évolution climatique récente au Maroc et en Mauritanie et leur proche océan. Elle s’intéresse à cette évolution dans les basses couches de l’atmosphère en tenant compte des conditions thermiques (les températures de l’air à 2m), de la dynamique climatique côtière (TSM et upwelling), puis de la dynamique atmosphérique constituée des pressions atmosphériques et des vents de surface. Pour la totalité des paramètres météorologiques étudiés, la variabilité et l’évolution interannuelles sont analysées aux échelles annuelle et mensuelle / saisonnière. Les analyses statistiques basées principalement sur les régressions linéaires et la segmentation d’Hubert ont permis de monter que l’espace maroco-mauritanien a connu au cours des six dernières décennies (1950-2008), des évolutions climatiques contrastées tant à l’échelle spatiale qu’à l’échelle saisonnière. Les résultats les plus marquants se résument dans :•une évolution thermique contrastée avec un réchauffement plus marqué au Maroc et au Sahara qu’en Mauritanie, •augmentation de l’intensité de l’upwelling sur la côte marocaine et diminution de son intensité sur la côte mauritanienne,•une forte et dominante tendance à la hausse de la pression atmosphérique laissant apparaître notamment un renforcement de l’A.A méditerrano-saharienne et un affaiblissement de la dépression thermique saharienne en été,•une tendance générale à la baisse de la vitesse des vents, qui se produit parallèlement à une rotation de la rose des vents du nord au nord-est pour les alizés maritimes et du nord à l’est pour les alizés continentaux.La segmentation d’Hubert a permis de confirmer que les fluctuations climatiques majeures dans l’espace maroco-mauritanien et son proche océan se sont produites pendant les années 1970. Cela se vérifie à l’échelle des températures de l’air, de l’upwelling, et des PNM, tandis que pour les vents, la rupture qui a touché la vitesse et la fréquence des directions principales des alizés s’est produite entre les années 1960 et 1970. Une seconde période de rupture est mise en évidence par la segmentation d’Hubert. Elle concerne les années 1990 dans les séries chronologiques des températures de l’air et des PNM
In the context of global contemporary climate change, regional climate analyses are of major interest as they allow accounting for spatial heterogeneity of climate change. Our study provides for an analysis of recent climate changes in Morocco and Mauritania and their nearby Ocean. It focuses on the evolution in the lower layers of the atmosphere, taking into account the thermal conditions (air temperature at 2m), the coastal climate dynamics (sst and upwelling), and atmosphere dynamics made of atmospheric pressures and surface winds. For all the studied meteorological parameters, the variability and inter-annual evolution are analyzed on monthly and annual / seasonal scales.Statistical analyzes based primarily on linear regressions and Hubert's segmentation helped show that the Moroccan-Mauritanian zone has experienced over the past six decades (1950-2008), contrasting climate changes both at the spatial and seasonal scales. The most significant results are hereunder summarized :•A contrasted thermal evolution with a more pronounced warming in Morocco and the Sahara than in Mauritania,•Increase the intensity of the upwelling on the Moroccan coast and decrease on the Mauritanian,•A strong and dominant upward trend in atmospheric pressure, resulting, in particular, in a Mediterrano-Saharan AA strengthening and lower Saharan thermal pressure during summer,•A general downward trend in wind speed, in parallel with a rotation of the compass rose from north to northeast for marine trade winds, and from north to east for the continental trade winds.Hubert’ Segmentation confirmed that the major climatic fluctuations in the Moroccan-Mauritanian area and their nearby ocean occurred during the 1970s. This is true at the level of air temperatures, the upwelling, and SLP, while the disruption that affected the wind speed and the frequency of the main directions of the trade winds occurred between 1960 and 1970. A second period of disruption has been demonstrated by Hubert’s segmentation. It relates to the 1990s in air temperature chronological series and SLP

Depuis les années 90, l’Antarctique de l’Ouest, dont le secteur d’Amundsen, affiche une importante perte de masse provenant principalement de l’accélération des glaciers côtiers en réponse à une fonte océanique plus conséquente sous les plateformes de glace. Ces plateformes sont généralement confinées est agissent comme un verrou pour l’écoulement. En subissant davantage de fonte basale, les plateformes deviennent fragiles et les glaciers en amont s’accélèrent, contribuant ainsi à augmenter le niveau des mers. L’avenir de l’Antarctique de l’Ouest est particulièrement préoccupant car sa configuration rend la calotte sujette à une instabilité marine. Par ailleurs, ces plateformes pourraient s’affaiblir sous l’effet d’une augmentation de la fonte de surface dans un climat plus chaud (hydrofracturation), rendant là aussi une instabilité possible. L’arrivée de ces instabilités pourrait être freinée ou compensée par l’évolution du bilan de masse de surface qui se compose majoritairement de précipitations neigeuses, sporadiquement augmenté par la pluie, et légèrement amoindri par la sublimation et le runoff. Cette thèse porte sur la modélisation de l’ensemble des processus atmosphériques et océaniques pouvant faire évoluer la contribution de l’Antarctique de l’Ouest au niveau des mers.Pour cela une projection océanique représentant les cavités sous-glaciaires a d’abord été réalisée avec le modèle NEMO. La circulation induite par la fonte océanique modifie la réponse de l’océan côtier à un futur changement de circulation atmosphérique, si bien qu’utiliser des modèles de climat ne représentant pas les cavités donne une indication faussée du réchauffement de l’océan autour de la calotte. Nous avons également mis en évidence une rétroaction positive entre la fonte sous-glaciaire et le retrait de la ligne d’échouage, entraînant une augmentation de la fonte jusqu’à 2.5 fois. Ces résultats indiquent la nécessité de coupler des modèles de calotte et d’océan pour établir des projections futures, même si les projections envisagées dans cette thèse restent relativement idéalisées.Pour établir des projections de bilan de masse de surface, il est nécessaire d’utiliser un modèle atmosphérique avec une représentation fine des processus polaires, notamment ceux liés au manteau neigeux. Ainsi nous avons utilisé le modèle atmosphérique régional MAR pour établir des projections dans le secteur d’Amundsen. Nous avons d’abord montré que MAR est approprié pour représenter le climat de surface observé en Antarctique de l’Ouest. Nous avons trouvé qu’aucun des modes climatiques (ASL, SAM, ENSO) n’expliquent plus de 50% de la variance de la fonte et du SMB en été à l’échelle interannuelle, et il est donc difficile d’utiliser des projections des modes climatiques comme indication de l’évolution du climat de surface.Forcé par le signal multi-modèle CMIP5 dans le scénario rcp85, MAR prévoit une augmentation du bilan de masse de surface de 30-40% d’ici 2100. Cette augmentation est équivalente à une baisse de 0.33 mm/an de niveau des mers, ce qui compenserait l’effet de la dynamique si celle-ci restait à son niveau actuel (0.26 mm/an). Ces projections indiquent également 5 à 15 fois plus de fonte de surface sur les plateformes du secteur Amundsen, mais la quasi-totalité de la fonte produite chaque année continue à regeler dans la couche de neige annuelle, et ne devrait donc contribuer de manière importante ni au bilan de masse de surface ni à l’hydrofracturation.Il ressort de ces travaux qu’un couplage océan/calotte dans les modèles de climat est primordial pour simuler le futur de l’Antarctique et de l’océan Austral. Une représentation fine des processus liés à la fonte de surface et au regel dans le névé est également essentielle car la possibilité d’hydrofracturation des plateformes dans un climat plus chaud relève d’un équilibre subtil entre l’augmentation de l’accumulation, de la température, et les rétroactions liées à l’albédo et à l’humidité
West Antarctica, and particularly the Amundsen sector, has shown since the 1990s a large increase of mass loss related to coastal glacier acceleration in response to an increase of oceanic melt underneath ice shelves. Ice shelves play a buttressing role for ice-stream and increased oceanic melt therefore lead to ice shelves thinning and glacier acceleration, which contributes to sea level rise. West Antarctica is of particular concern because its configuration is prone to marine ice-sheet instability. It has been suggested that ice shelves weaken under large surface melt in a warmer climate (hydrofracturing), possibly leading to another kind of instability. Instabilities could be slowed down or compensated by future Surface Mass Balance (SMB) that consists mainly of snowfall, sporadic rainfall, and is slightly reduced by sublimation and runoff. The main objective of this PhD work is to model the atmospheric and oceanic processes that will most likely affect the future West Antarctic contribution to sea level rise.First, oceanic projections have been developed using the NEMO ocean model. The ocean circulation induced by ice-shelf basal melting affects the ocean response to future changes in surface winds. Therefore, models that do not represent ice-shelf cavities produce wrong warming patterns around Antarctica. A positive feedback between oceanic melting and grounding-line retreat has been identified and can increase melt rates by a factor of 2.5. These results are strong incentive to couple ocean and ice sheet models, although the projections proposed here are relatively idealized.To run SMB and surface melting projections, an atmospheric model with a fine representation of polar processes, including those related to the snowpack, is needed. MAR is found to be an appropriate tool to simulate the present-day surface climate in the Amundsen region. We find that none of the large climate modes of variability (ASL, SAM, ENSO) explains more than 50% of surface melt and SMB summer variance at the interannual timescale. The use of climate mode variability projections to estimate the future surface climate of West Antarctica is therefore not trivial.Forced by the CMIP5 multi-model mean under the RCP8.5 scenario, MAR predicts an increase of SMB by 30-40% for the end of the 21st century. This increase corresponds to 0.33 mm yr-1 of sea level drop down, which is higher than the current West Antarctic contribution of ~0.26 mm yr-1 from ice dynamics. Surface melt is also projected to increase by a factor of 5 to 15 over the Amundsen ice shelves, but most of it is projected to refreeze in the annual snow layer, so future melting should not have a strong contribution to SMB or hydrofracturing.To conclude we show that coupled ocean and ice sheet climate models are essential to simulate the future of Antarctica and Southern Ocean. A fine representation of surface melt and refreezing processes within the snowpack is also crucial as possible hydrofracturing is threatening in a warmer climate and it comes within a delicate equilibrium between snowfall, air temperature, and feedback related to albedo and humidity

La variabilité climatique et les événements extrêmes associés comme le phénomène El Niño (ENSO) représentent les épisodes les plus difficiles à gérer dans le Versant Pacifique Péruvien. En outre, une préoccupation croissante sur la disponibilité en eau a lieu depuis les années 1970s. Une documentation approfondie des régimes de précipitations et des débits est un élément clé de tout plan de gestion de l'eau et notre recherche est la première étude sur la variabilité hydroclimatique à l'échelle mensuelle et annuelle dans la zone d'étude au cours des quatre dernières décennies (période 1970-2010). Tout d'abord, un traitement de base de données exhaustif a été effectué pour surmonter certaines limitations et notamment celles liées aux conditions géographiques des Andes. Deuxièmement, le régime des précipitations a été étudié avec une approche de régionalisation liée aux conditions de séries temporelles non stationnaires. Une méthode mixte associant la méthode des clusters k-means et la méthode du vecteur régional a été proposée. Neuf régions ont été identifiées avec des régimes homogènes de précipitation tenant compte d'un gradient latitudinal et altitudinal. Un bilan hydroclimatique a ensuite été fait à l'échelle de bassin versant, abordant la problématique du climat et de l'anthropisation et leurs influences potentielles sur les séries chronologiques hydroclimatiques. Le cadre théorique de Budyko-Zhang a été utilisé et a permis d'identifier 11 des 26 bassins versants à faible influence climatique et anthropique (i.e. des conditions quasi-naturelles). Le régime des débits a ensuite été étudié pour ces conditions et une extension pour l'ensemble des 49 bassins versants de la zone d'étude a été effectuée. Un modèle hydrologique régional est proposé via deux modèles conceptuels agrégés à l'échelle de temps annuelle et mensuelle (GR1A et GR2M respectivement). Un test d'échantillonnage différentiel (DSST) a été utilisé pour améliorer la robustesse de la modélisation par rapport aux conditions climatiques contrastées entre années sèches et humides dans les conditions semi-arides. Enfin, la portée de la thèse couvre (1) une revisite de la relation ENSO/précipitation en prenant en compte les neuf régions identifiées et de plusieurs indices ENSO afin de discriminer l'influence des deux types d'El Niño (El Niño du Pacifique Est EP et du Pacifique Central CP) ainsi que l'influence de la variabilité atmosphérique (i.e. l'oscillation Madden et Julian) et aux conditions océaniques régionales. La méthodologie proposée consiste en l'analyse des composantes principales, ondelettes et de cohérence, les corrélations glissantes et l'analyse de la covariance spatiale afin de mettre en évidence la modulation décennale significative du phénomène ENSO ainsi que sa croissance à partir des années 2000s où la relation ENSO/précipitations s'inverse par rapport à la décennie précédente. Les deux modes de co-variabilité dominants entre la température superficielle de la mer dans le Pacifique tropical et les neuf régions montrent des caractéristiques dominantes de l'influence de l'ENSO: une augmentation des précipitations sur les régions aval dans le nord pendant El Niño EP et une diminution des précipitations sur les régions amont le long des Andes lors des événements El Niño CP. (2) La sensibilité au changement hydroclimatique est explorée via l'analyse des tendances hydroclimatiques comme indicateurs de changement de l'hydroclimatologie régionale. Les résultats montrent un réchauffement important dans la zone d'étude avec une moyenne de 0,2°C par décennie. En outre, les changements dans les trajectoires dans l'espace de Budyko (i.e. direction et amplitude) ont révélé que six bassins versants étaient sensibles à la variabilité du climat (i.e. probablement avec une grande sensibilité au climat futur) et aux changements d'utilisation du sol et où les précipitations et la température sont les facteurs prépondérants du changement de ces environnements
Climate variability and associated extreme events as El Niño phenomenon (ENSO) represent the most difficult episodes to deal with along the Peruvian Pacific slope and coast. In addition, a growing water concern takes place since seventies. In-depth documentation of precipitation and runoff regimes becomes a key part in any water management plan and this research offers the first hydroclimatic variability study at monthly and annual time step in the study area over the last four decades (1970?2010 period). First, an exhaustive database treatment was carried out overcoming some limitations due to Andean geographical conditions. Second, precipitation regime was studied with a regionalization approach under non-stationary time-series conditions. A combined process consisting in k-means clustering and regional vector methodology was proposed. Nine regions were identified with a homogeneous precipitation regime following a latitudinal and altitudinal gradient. Third, a hydroclimatic balance is done at catchment-scale addressing the issue of climate and anthropogenization and their potential influences over hydroclimatic time series. The theoretical Budyko-Zhang framework was used and allowed identifying 11 out of 26 catchments with both low climate and anthropogenization influence (i.e. unimpaired conditions). This hypothesis was verified with the use of land use and land cover remote sensing products as MODIS and LBA imagery. Then, runoff regime was studied under unimpaired conditions and an extension over 49 catchments of the Peruvian Pacific drainage was done. A regional runoff model is proposed via two conceptual lumped models at annual and monthly time scale (GR1A and GR2M respectively). A Differential Split-Sample Test (DSST) was used to cope with modelling robustness over contrasted climate conditions as dry and wet years according to the semi-arid conditions. These results also showed an increasing regional discharge from arid Peruvian Pacific coast towards the Pacific Ocean. Finally, the scope of the thesis covers (1) a revisitation of ENSO/precipitation relationship considering the regionalized precipitation and several ENSO indices in order to discriminate the influence of the two types of El Niño (the eastern Pacific (EP) El Niño and the central Pacific (CP) El Niño) as well as the influence of large-scale atmospheric variability associated with the Madden and Julian Oscillation, and of regional oceanic conditions. The proposed methodology consisting in principal component analysis, wavelets and coherence, running correlations and spatial covariance analysis, highlights the significant decadal modulation with the larger ENSO impact in particular in the 2000s, ENSO/precipitation relationship reverses compared to the previous decade. The two dominant co-variability modes between sea surface temperature in the tropical Atlantic and Pacific oceans and the nine regions show salient features of the ENSO influence: increased precipitation over downstream regions in northern Peru during EP El Niño and decreased precipitation over upstream regions along the Pacific slope during CP El Niño events. (2) The sensitivity to hydroclimatic change is explored by hydroclimatic trend analysis as changes indicators of regional hydroclimatology. According to significant upward trends in annual temperature found in all catchments, results showed a significant warming in the study area with a mean of 0.2°C per decade. Also, changes in trajectories in the Budyko space (i.e. direction and magnitude) over the 11 selected catchments revealed that six catchments were shown to be sensitive to climate variability (i.e. likely with high sensitivity to future climate) and land use changes, where precipitation and temperature are the main drivers of these environments changes

L'objectif de cette thèse est d'approfondir la connaissance de l'aléa tsunami et des résonances côtières en France. Dans une première partie, nous avons exposé les différents éléments de modélisation des résonances et des tsunamis dans l'approximation en ondes longues et de Boussinesq avec la technique des différences finies. Tous ces éléments ont été comparés et validés lors de benchmarks. Un code résolvant les équations de la dynamique des fluides dans l'approximation de Boussinesq a été développé et validé. La seconde partie a consisté en un ensemble d'applications. Dans un premier temps, nous avons étudié différents évènements qui se sont produits dans l'océan Pacifique. Une étude détaillée du tsunami généré par le séisme de Maule (Mw8.8 28 février 2010) est faite en champ proche (au niveau de la côte chilienne) comme en champ lointain (sur des bouées au large comme en Polynésie française). Une comparaison des différentes sources disponibles a été effectuée. Nous en avons conclu qu'une source unitaire peut être suffisante pour reproduire les données en champ lointain. En champ proche, nous nous sommes intéressés au phénomène de résonances à grandes échelles. En utilisant les données provenant de différents instruments (marégraphiques, inclinométriques), nous avons mis en évidence le piègeage d'ondes de tsunami entre la fosse de subduction et la côte chilienne. Du fait des nombreuses sources de tsunami possible montrant des effets variés dans les différentes baies de la Polynésie française, une étude détaillée des modes de résonance de l'archipel des Marquises a été effectuée contenant une discussion sur la dépendance azimutale entre la position de la source et l'excitation des différentes résonances. Pour terminer, une discussion sur l'aléa tsunami en France métropolitaine a été effectuée. Suite à l'évènement récent de Boumerdès-Zemmouri (2003), le risque tsunami sur la côte méditerranéenne est connu. L'étude d'évènements supplémentaires permet de mieux contraindre le risque. Moins connu, le risque tsunami sur la côte Atlantique française a été étudié par la recherche d'enregistrements passés, afin de valider les simulations numériques effectuées concernant des sources du XXe siècle. Ces modélisations permettent ainsi d'avoir une première analyse de l'impact de tsunamis générés dans la zone Gibraltar--Açores sur les côtes françaises.

La présente étude traite de la problématique des changements climatiques actuels et futurs et de leur incidence sur les productions agricoles dans l'Ouest de la République Centrafricaine. Les données d'observation, de simulation et de projection climatiques ont été analysées dans le but d'appliquer les résultats à l'estimation des rendements culturaux aux horizons temporels futurs. La démarche méthodologique est basée sur l'utilisation du modèle agronomique STICS, qui simule les rendements agricoles, décrit les physionomies climatiques futures ainsi que l'écart existant entre les situations climatiques de demain et celles connues (situation de référence). Les sorties agronomiques révèlent que les changements climatiques constituent une menace sérieuse pour le développement agricole dans l'Ouest de la Centrafrique. L'analyse des observations et des projections climatiques montre une variabilité des précipitations, une élévation des températures et une recrudescence des phénomènes météorologiques extrêmes. Les impacts des changements climatiques sur les productions agricoles sont d'ores et déjà évidents. En dépit de leurs incertitudes, les tendances futures des précipitations indiquent une baisse pouvant atteindre 20 à 42 % notamment dans les secteurs soudaniens et soudano-sahéliens de la région d'étude. La sévérité de la sécheresse qui s'en suivra pourrait engendrer une diminution des réserves en eau disponibles des terres cultivables et des modifications de la durée de la période de croissance végétative. Les effets attendus de ce changement seront les modifications de la durée des saisons de culture, la perturbation des cycles biologiques des cultures et autres micro-organismes utiles à l'environnement, des stress hydriques et thermiques plus intenses sur des périodes plus longues. Ce dysfonctionnement des saisons agricoles aura une grande influence sur la capacité des agriculteurs à planifier leurs activités. Des baisses de rendement des cultures céréalières et oléagineuses de l'ordre de 20 à 50 % sont attendues dans la région d'étude aux horizons futurs proches et lointains. L'analyse des rendements simulés et comparés à ceux observés indique, avec un scénario climatique pessimiste, une forte baisse des rendements, nécessitant ainsi des stratégies adaptives proactives plus appropriées afin de réduire la vulnérabilité agroalimentaire des populations. Les efforts sont désormais portés sur l'intégration de l'adaptation au changement climatique dans la planification au niveau tant régional, national que local. En matière d'adaptation, un large éventail d'expériences novatrices existant aujourd'hui est capitalisé, en particulier dans le domaine de la gestion durable des terres, des eaux et des forêts. La mise en œuvre à grande échelle nécessite des financements importants provenant des fonds d'adaptation et une coopération régionale et sous régionale soutenue.

Le travail présenté porte sur l'étude des échanges d'énergie et de matière, au travers du bilan thermique net à la surface océanique, dans une région de l'océan Atlantique nord. Le flux ondes courtes, terme prépondérant de ce bilan, est déterminé grâce à la méthode Heliosat adaptée aux données de basse résolution spatiale du satellite METEOSAT-4. A méso-échelle, sur une base horaire, nous mettons en relief la grande variabilité du flux solaire à la surface. Les résultats de comparaison avec des mesures in situ sur notre zone d'étude sont satisfaisants. Nous estimons les performances de huit formulations semi-empiriques usuelles sur la restitution du flux ondes longues net en utilisant des moyennes mensuelles climatologiques ou des mesures in situ des paramètres surfaciques. Nous testons ensuite une méthode développée pour l'utilisation de données satellitaires. Mais la validation de ce modèle sur notre zone d'étude s'avère plus mauvaise que l'utilisation de simples relations semi-empiriques. Nous évaluons qualitativement et quantitativement l'impact de l'ennuagement sur les flux radiatifs en réalisant une classification des types de ciels selon la nébulosité totale. Nous réalisons ensuite des moyennes climatologiques des flux de surface étudiés afin d'en déduire le bilan thermique net sur notre zone d'étude et nous analysons ses variations zonales pour les mois de septembre et d'octobre. Dans une dernière partie, nous nous focalisons sur l'observation in situ de trois situations météorologiques particulières afin d'estimer l'impact de la variabilité spatio-temporelle pour la restitution de ce bilan. Des variations significatives des flux estimés sont mises en évidence en fonction d'échelles de temps variable ainsi qu'en fonction des méthodes de sous-échantillonnage spatial utilisées pour la construction des images satellitaires.