Academic literature on the topic 'Précipitations moyennes de surface'

Abstract. Le bassin versant exoréique de l'Oued Ambouli situé au sud-est de la République de Djibouti, s'étend sur plus de 794 km2 soit 3.5 % de la surface du pays. Il est le plus grand bassin versant du district de Djibouti. Cet oued est soumis à des crues rares et brèves qui causent de lourds dégâts en vies humaines et économiques, accentués par l'expansion urbaine de la ville de Djibouti. Cette étude vise à calculer les différentes composantes du bilan hydrologique. Sur la période 2008–2013, ce bassin a reçu une pluie moyenne annuelle de 93.6 mm; l'évapotranspiration réelle (ETR) sur le bassin versant est estimée à 79.6 mm/an soit 85 % des précipitations moyennes annuelles; l'écoulement total approche un volume de 6.5 × 106 m3/an, soit 3.7 mm/an; par déduction, selon la formule du bilan hydrologique, l'infiltration totale est estimée à 10.3 mm/an. Ces résultats comparés aux résultats obtenus antérieurement, apparaissent comme très différents (principalement une baisse des valeurs). Les données disponibles sont très fragmentées dans le temps et ne couvrent que des périodes trop courtes pour pouvoir prétendre fournir des valeurs de référence pour un bilan hydrologique et permettre un suivi évolutif de celui-ci.

Résumé Le bassin versant de la rivière Saint-François, situé sur la rive sud (rive droite) du fleuve Saint-Laurent (Québec, Canada), couvre une superficie d’environ 10 000 km2. Dans le but de déceler les facteurs climatiques qui influencent les précipitations dans ce bassin versant, nous avons analysé la succession des périodes pluviométriques sèches et humides par la technique des moyennes glissantes sur cinq ans, d’une part, et la relation entre quatre indices climatiques (oscillation arctique, oscillation australe, oscillation nord-atlantique et la température des eaux océaniques de surface) et ces périodes pluviométriques au moyen de l’analyse des corrélations canoniques, d’autre part. Nous avons analysé les données pluviométriques mesurées à trois stations représentatives des régimes pluviométriques du bassin versant : Sherbrooke, Disraeli et Drummondville. Ces données couvrent une période de 76 ans (1914-1990). En ce qui concerne la variabilité interannuelle des précipitations, nous avons détecté deux types de changement. Le premier type de changement, survenu autour de 1950, concerne la répartition des précipitations à l’échelle du bassin versant (changement spatial). Avant 1950, la succession des périodes sèches et humides des précipitations n’était pas synchrone (opposition des périodes) mais elle l’est devenue après 1950. Le second type de changement a été observé autour des années 1935 et 1970. Il correspond à un changement des totaux pluviométriques au niveau des stations (changement quantitatif). Avant et après 1935 et 1970, on passe ainsi des périodes sèches aux périodes humides ou vice versa selon les stations. En tenant compte de ces trois dates, nous avons observé la succession des périodes sèches et humides suivantes : 1) Avant 1950, entre 1914 et 1935, nous avons observé une période sèche aux stations de Disraeli et de Sherbrooke mais une période humide à la station de Drummondville. Entre 1936-1950, ces périodes se sont inversées : humide à Disraeli et Sherbrooke mais sèche à Drummondville; 2) Après 1950, entre 1951 et 1970, les précipitations étaient déficitaires aux trois stations. En revanche, elles sont devenues excédentaires après 1970. L’analyse des corrélations canoniques entre les précipitations et les indices climatiques a révélé les faits significatifs suivants : 1) Avant et après 1950, les précipitations sont positivement corrélées à l’oscillation arctique (OA), mais cette corrélation est plus faible après qu’avant 1950. Ainsi, l’augmentation des valeurs de OA entraînerait une hausse de fréquence des masses d’air en provenant du sud dans le bassin versant; 2) Lorsqu’on considère les périodes sèches et humides, OA est toujours positivement corrélée aux périodes sèches à la station de Sherbrooke.

L'analyse de l'origine et de la dynamique des écoulements souterrains dans l'aquifère du milieu alluvial de la plaine d'Aoste (Italie) a été menée en étudiant les teneurs isotopiques (18O et 3H) des eaux sur l'ensemble du système hydrologique. La démarche a consisté en un suivi isotopique des précipitations pluvio-neigeuses, des sources de versants, du réseau de surface et de l'aquifère alluvial, complété par des analyses ponctuelles concernant l'horizon superficiel des glaciers et les sous-écoulements glaciaires. Le signal d'entrée en 18O porté par les précipitations présente une grande variabilité liée au contexte orographique (effet d'écran) et climatique (pluie ou neige). Celle-ci est mise en évidence par les changements saisonniers du gradient 18O/altitude. En moyenne annuelle (1994), ce gradient établi en Vallée d'Aoste à partir de mesures sur les précipitations récoltées entre 300 et 3500 m d'altitude (sur huit stations) est de - 0.18 ± 0.02 ‰ pour 100 m, avec un écart-type (s) des valeurs de ± 4,8 ‰. L'ensemble des résultats en 18O montre au cours du cycle hydrologique, un amortissement à la fois important et progressif du signal d'entrée fourni par les précipitations. Cet amortissement, de l'ordre de 30 fois dans l'aquifère alluvial (sigma=± 0.15 ‰), est particulièrement sensible au niveau de la glace et des sous-écoulements glaciaires. En ce qui concerne les résultats en 3H, les teneurs mesurées dans les précipitations se révèlent être étroitement liées avec l'origine et la trajectoire des masses d'air humide. Par ailleurs, on note une bonne concordance entre les temps de séjour des eaux dans l'aquifère alluvial calculés à partir des valeurs en 18O et ceux fournis par le 3H.

Nous présentons ici une méthode simple qui permet de mesurer simultanément l'eau et les sédiments en transit à la surface du sol en milieu agricole. Des hydrogrammes de ruissellement superficiel sont comparés pour évaluer la variabilité saisonnière et spatiale du ruissellement et de l'érosion lors de trois précipitations naturelles (1,16, 1,76, 1,78 mm h-1). Les mesures ponctuelles sur le terrain sont utilisées pour caler une équation de transport des sédiments compatible avec les modèles hydrologiques distribués. Le débit solide (Qs) est exprimé par: Qs = k Qm lp où Q est le débit liquide et l l'intensité des précipitations. Les hydrogrammes montrent que les débits varient dans l'espace selon la distance entre deux points d'échantillonnage et, dans le temps selon l'état de la surface. Pendant la saison, la concentration moyenne des sédiments dans l'eau et le taux de transport demeurent constants. Le transport par le ruissellement sur la parcelle est faible et semble limité par la capacité du processus à maintenir les sédiments en mouvement. Ce comportement affecte le paramètre m associé au débit liquide dans l'équation de transport, qui est en dessous des valeurs théoriques proposées dans la littérature. Le transport de sédiments est également fonction de l, qui par le biais de l'impact des gouttes de pluie sur la surface détache et facilite le transport des particules.

Compte-tenu de l'importance de la production de blé pour l'économie marocaine, les décideurs doivent disposer d'informations précises sur la production de blé tôt dans la saison afin d'anticiper les besoins en importation. Dans cette étude, nous avons analysé (1) les rendements en blé tendre (1983-2008) de la province de Settat (2) les précipitations et les températures mesurées sur la station de Settat ; (3) les indices de végétation NDVI à 10 jours du capteur AVHRR ; (4) plusieurs indices témoignant de la dynamique atmosphérique et les champs spatio-temporels de géopotentiels à 500$\:$hPa et (5) plusieurs indices témoignant de la dynamique des températures de surface des océans (TSO) ainsi que les champs spatio-temporel de TSO. Il a été démontré que les relations entre les précipitations et les températures à plusieurs stades critiques du développement du blé, d'une part, et les rendements en grain, d'autre part, sont également significatives au niveau de la province agricole. L'Oscillation Nord Atlantique au tout début de la saison de croissance en novembre est également liée aux rendements. Un motif spatial de corrélation intéressant a également été mis en évidence entre les champs de TSO dans l'Atlantique Equatorial et Tropical plus tôt dans l'année, et les rendements. Les potentialités de prévisions saisonnières des rendements en grains basée sur le climat à grande échelle sont analysées en comparant deux approches de régression (MLR, MVS). La prévisibilité est étudiée pour des modèles construits de décembre à mars avec des critères statistiques draconiens pour limiter la complexité des modèles. Le meilleur modèle est naturellement obtenu pour une prévision en mars avec un coefficient ajusté r² et une erreur quadratique moyenne de, respectivement, 0,92 et 2,0quintaux/hectare. En outre, l'approche MVS surpasse MLR pour tous les cas étudiés. Notre conclusion est que l'utilisation d'indices et de variables témoignant de la dynamique atmosphérique et océanique à l'échelle régionale peut permettre une prévision plus précoce qu'avec les prédicteurs classiquement utilisés pour le développement de ce type de modèles.

L'objectif de cette étude est de quantifier l'importance des variations spatiales des précipitations mensuelles par rapport à leurs variations temporelles régionales à l'échelle des divisions climatiques de l'Oklahoma. Les variations des précipitations à l'intérieur d'une division climatique sont supposées être constituées par trois composantes : les variations spatiales systématiques, les variations temporelles moyennes de la division climatique et les variations aléatoires. Les variations spatiales systématiques sont définies par le gradient des précipitations moyennes sur l'intégralité de la période. Les variations temporelles moyennes de la division climatique sont représentées par les variations temporelles de la moyenne spatiale des précipitations observées aux stations de la division, cette moyenne étant appelée indice régional. Les variations aléatoires sont estimées avec les différences entre les valeurs centrées réduites des précipitations observées aux stations et celles de l'indice régional. Cette étude montre que les amplitudes des variations aléatoires des précipitations mensuelles des neuf divisions climatiques de l'Oklahoma sont significatives par rapport aux variations temporelles régionales. La quantification de l'amplitude des variations aléatoires est importante pour l'utilisation des prévisions régionales des précipitations, car elle permet de déterminer les plages de variation des précipitations locales autour de l'indice régional et donc l'augmentation des risques pris par les utilisateurs des prévisions régionales pour des applications locales.

Abstract. Cette étude porte sur l'impact de la variabilité saisonnière des précipitations sur les eaux du Plateau de Mbé. 120 échantillons d'eau ont été prélevés dans huit (08) points d'eau (1 puits, 4 forages et 3 rivières) entre novembre 2017 et août 2018. L'analysés au laboratoire de ces échantillons, permettent de caractériser les éléments physico-chimiques des eaux. Ces résultats sont traités à partir d'une méthode hydrochimie, en utilisant les diagrammes : de Piper, de Schoeller Berkaloff, de Stiff, et de Wilcox. Les données traitées montrent que les valeurs obtenues après les analyses des eaux des saisons ne présentent pas une variation considérable et sont toutes conformes aux normes prescrites par l'OMS pour l'eau de boisson, en dehors de la température qui est légèrement supérieure à la normale avec une moyenne de 27 ∘C. Le pH a une moyenne de 5.0; ce qui confirme le caractère acide des eaux dans toute cette zone d'étude. Abstract. This study examines the impact of seasonal rainfall variability on the Mbé Plateau waters. 120 water samples were taken from eight (08) water points (1 well, 4 boreholes and 3 rivers) between November 2017 and August 2018, analyzed in the laboratory, to characterize the physicochemical elements of the water. These results are processed from a hydrochemical method, using the diagrams : of Piper, Schoeller Berkaloff, Stiff, Wilcox. They show that the water values analyzed between the 4 seasons do not vary considerably and all comply with the standards prescribed by the WHO for drinking water, except for the abnormal temperature with an average of 27 ∘C and average pH of 5.0 which confirms the acidity of the waters throughout this study area.

Une meilleure connaissance de la dynamique spatio-temporelle des racines fines et des gaz à effet de serre dans les couches profondes du sol est indispensable pour identifier des pratiques sylvicoles plus durables pour les forêts plantées dans un contexte de changement climatique. Notre étude visait à évaluer les effets des coupes claires et de la sécheresse sur la production de racines fines et les flux et la production de CO2, CH4 et N2O sur tout le profil de sol jusqu'à la nappe, dans des plantations d'Eucalyptus grandis conduites en taillis au Brésil. Les racines fines (diamètre < 2 mm) ont été échantillonnées jusqu'à une profondeur de 17 m sur un dispositif d’exclusion de pluviolessivat permettant de comparer des peuplements où 37 % du pluviolessivat a été exclu à l'aide de bâches en plastique (–W) avec des peuplements sans exclusion d'eau de pluie (+W). La dynamique racinaire, les flux en surface et les concentrations dans le sol de CO2, CH4 et N2O ont été mesurés dans deux fosses permanentes pour les deux traitements, + W et – W, avant la coupe des arbres et ensuite en conduite en taillis. La croissance des racines fines était considérable à grande profondeur (> 13 m) pour les arbres menés en taillis et, étonnamment, la mortalité des racines fines était extrêmement faible quelle que soit la profondeur et le traitement. La biomasse des racines fines, leur longueur et leur surface spécifiques étaient respectivement plus élevées d'environ 25 %, 15 % et 15 % pour le traitement –W que pour +W. Les concentrations moyennes de CO2 et N2O pour –W sont plus faibles de 20,7 % et 7,6 % que pour +W, et les concentrations de CH4 pour –W sont plus élevées de 44,4 % que pour +W sur l'ensemble des profils du sol. Un modèle de diffusivité montre une production et une consommation de CO2, N2O et CH4 en grande profondeur et similaire pour les deux traitements, +W et –W. La mise en place de systèmes racinaires profonds dans les forêts tropicales plantées pourrait permettre aux arbres de résister aux périodes de sécheresse attendues dans le futur. Notre étude réalisée dans des peuplements d'eucalyptus gérés en taillis, représentatifs de vastes zones tropicales, suggère que les émissions de gaz à effet de serre pourraient être peu influencées par les modifications de régimes de précipitations dues au changement climatique.

Cette étude est réalisée sur le bassin versant de la Tafna situé dans la région Nord-Ouest de l’Algérie, elle vise à comprendre l’évolution récente des précipitations annuelles et son impact sur les écoulements superficiels afin de mieux gérer les ressources en eau. Elle se base sur l’exploitation des données pluviométriques et hydrométriques, cela se fait en appliquant la méthode des indices centrés réduits, des tests statistiques de tendance et de rupture (tests de Mann-Kendall, Spearman et Pettitt). Le test de Pettitt montre qu’il existe une rupture très significative dans les séries pluviométriques annuelles, qui s’est produite de façon remarquable en 1980. Cette rupture se traduit par une diminution de la pluviométrie annuelle estimée à 24,6 % en moyenne. En revanche, les résultats du test de Mann-Kendall et de Spearman enregistrent une tendance significative pour la majorité des stations à un seuil de signification de 0,05. Avec des réductions atteignant jusqu’à –4,8 mm/an (à la station de Khemis Ouled Moussa). L’impact de ces longues périodes de sécheresse a été sévère sur les ressources de surface depuis 1980, avec une réduction des apports annuels atteignant jusqu’à 49,3 % au barrage de Beni Bahdel et une diminution du taux de remplissage passant de 80,8 % (50,9 hm3) à 29,8 % (18,8 hm3 ). Par une réduction de 84,7 %, le barrage de Sidi Abdelli est le plus touché par les longues périodes de sécheresse. Les apports annuels moyens sont diminués de 72 hm3 à 11,0 hm3, avec un taux de remplissage passant de 114,3 % à 17,4 %. Ces résultats montrent l’ampleur de l’impact de longues périodes de sécheresse sur les ressources de surface. La méthode des indices centrés réduits montre qu’il y a une récupération dans les séries pluviométriques et hydrométriques à partir de 2008. Il s’avère que, malgré cette reprise des pluies, il ne peut pas être considéré comme une période excédentaire, car la durée de cette période ne dépasse pas six ans dans la plupart des stations, il est donc trop tôt pour la classer comme retour à la période pluvieuse.

La climatologie de la péninsule Labrador-Ungava vient de nous apparaître dans une nouvelle perspective grâce à des recherches récentes sur le bilan calorifique et hygrométrique à la surface du sol ainsi que sur les divers types de courants atmosphériques en rapport avec les conditions météorologiques locales. Le bilan énergétique du Labrador-Ungava, bien que typique de ces latitudes, témoigne de températures beaucoup plus basses que celles que Von rencontre habituellement dans des régions semblables. Au cours de l’été, on a observé un rayonnement net quotidien de 0.258k cal/cm 2 en moyenne. Durant la saison végétative, l'évapotranspiration utilise à peine 40% du rayonnement net ; ceci permet de penser qu'une part considérable de l'énergie disponible peut être utilisée dans les mouvements convectifs de réchauffement. Ainsi s'expliquerait le développement si répandu de cumulus typiques de l'ensemble de la région en été. On est moins renseigné sur le bilan hygrométrique. Les précipitations sont abondantes et au cours de la période de fonte des neiges, en mai et en juin, le ruissellement est considérable. Il semble probable que le déficit total en eau est de loin inférieur a celui des bassins forestiers situés plus au sud. On n'a guère étudié la climatologie synoptique de l’ Ungava-Labrador, mais l'auteur fait mention des rapports qui auraient pu exister entre les courants atmosphériques et l'accumulation de la neige pendant la dernière glaciation.

La simulation hydrométéorologique continue est une approche performante pour générer de longues chroniques de débits nécessaires à l'analyse du risque de crue. Cette approche nécessite de longues chroniques de précipitations en entrée qui peuvent être générées par un générateur météorologique stochastique. Pour les petits bassins versants (10-1000 km²) où un modèle hydrologique global est pertinent et où la réponse hydrologique peut être rapide, des scénarios infra-journaliers de précipitations surfaciques moyennes sont requis.Cette thèse étudie le potentiel d'un générateur météorologique hybride infra-journalier composé de deux modèles stochastiques. Le premier modèle (GWEX) est dédié à la génération de chroniques journalières. Il modélise les occurrences de précipitations avec une chaîne de Markov et les quantités de précipitations avec une distribution à queue lourde adaptée aux événements extrêmes. Le second modèle désagrège les scénarios journaliers à une résolution horaire.Nous proposons d’abord un nouveau modèle de désagrégation basé sur l'approche de la cascade aléatoire multiplicative microcanonique (MRC). Les propriétés du générateur de la cascade dépendent continuellement de l'échelle temporelle, de l'intensité des précipitations et d’un indice d'asymétrie des précipitations introduit pour tenir compte de la structure temporelle de la séquence locale des précipitations. Le modèle MRC est comparé à des versions précédentes basées sur la même approche. La performance des modèles est évaluée en désagrégeant les observations journalières de 81 stations pluviométriques suisses. La performance globale du modèle MRC est très satisfaisante à différentes résolutions temporelles. La prise en compte de l'asymétrie des précipitations améliore significativement la reproduction de l'autocorrélation, une caractéristique que les modèles précédents, basés sur cette approche, avaient du mal à reproduire.Nous évaluons ensuite la performance du modèle hybride à générer des chroniques de précipitations surfaciques moyennes pour différentes échelles spatiales (10-1000 km²). Les paramètres des modèles GWEX et MRC sont estimés à partir des chroniques de précipitations surfaciques moyennes observées. Celles-ci sont extraites de CombiPrecip, un produit de précipitations horaires de MétéoSuisse d’une résolution de 1 km², issu d’une fusion de données radars et de pluviomètres. La performance du modèle est testée en Suisse pour un ensemble de sites et d'échelles spatiales en générant de longs scénarios de précipitations puis en comparant leurs statistiques avec celles observées. Les résultats montrent une performance satisfaisante du modèle pour différentes échelles spatiales et temporelles.Enfin, nous comparons différentes approches pour estimer les paramètres du générateur météorologique infra-journalier qui permettront de l’appliquer partout en Suisse. D’abord, différents modèles d’interpolation spatiale basés sur le krigeage et les “Thin-Plate Splines” sont considérés pour l'interpolation des paramètres obtenus à partir des données des pluviomètres. Ces modèles donnent de très bons résultats. Ensuite, la possibilité d'estimer les paramètres à partir des données de CombiPrecip est étudiée. Plusieurs longs scénarios sont générés pour un ensemble de sites et nous estimons la capacité de ces approches à reconstituer différentes caractéristiques des précipitations observées. Les deux approches sont globalement équivalentes bien que certaines différences puissent être observées avec des variations saisonnières et régionales marquées.Le modèle hybride montre des performances satisfaisantes dans différents contextes d'évaluation. Il est parcimonieux et les paramètres peuvent être estimés de manière robuste, conduisant à une forte cohérence spatiale et saisonnière. Ce modèle est facile à mettre en œuvre avec des procédures rapides d'estimation des paramètres et de simulation, ce qui facilite les applications à des fins opérationnelles
Continuous hydro-meteorological simulation is a powerful approach for generating the long-time series of river discharge required for flood risk analysis. This approach requires long precipitation time series as inputs, which can be generated by a stochastic weather generator (WGEN). For small catchments (10 - 1,000 km²), where a lumped hydrological model is relevant and the hydrological response can be rapid, sub-daily mean areal precipitation (MAP) scenarios are required.To answer these objectives, this PhD thesis investigates the potential of a hybrid sub-daily WGEN consisting of two stochastic models for that purpose. The first model, GWEX, is dedicated to generating daily time series. It models precipitation occurrences with a Markov chain and precipitation amounts with a heavy-tailed distribution adapted to extreme events. The second model disaggregates the daily scenarios to hourly resolution.In this PhD, we propose a new disaggregation model based on the microcanonical multiplicative random cascade (MRC) approach, where the properties of the cascade generator depend continuously on the temporal scale, the precipitation intensity, and a so-called precipitation asymmetry index, introduced to account for the temporal pattern of the local precipitation sequence. We compare this MRC model with previous versions based on a similar approach. The performance of the models is assessed by disaggregating daily observations from 81 rain gauge stations across Switzerland. The overall performance of this MRC model is very satisfactory at different temporal resolutions. Accounting for precipitation asymmetry significantly improves the reproduction of autocorrelation, which previous models based on this approach have struggled with.We evaluate the performance of the hybrid WGEN to generate mean areal precipitation (MAP) time series for different spatial scales ranging from 10 to 1,000 km². The parameters of GWEX and MRC are estimated on the observed MAP time series extracted from CombiPrecip, an hourly gridded precipitation product of MeteoSwiss based on radar and rain gauge measurements with a spatial resolution of 1 km². The performance of the model is tested for an ensemble of locations and spatial scales in Switzerland by generating long precipitation scenarios and comparing their statistics with the observed ones. The results show a satisfactory performance of the model for different spatial and temporal scales.Finally, we compare different approaches for obtaining the parameters of the sub-daily WGEN over Switzerland. Initially, different mapping models based on kriging and thin plate splines are considered for interpolation of the at-site parameter estimates obtained from the rain gauge data. The mapping models give very accurate results. Then, the possibility of estimating parameters from CombiPrecip data is investigated. Multiple and long scenarios are generated for an ensemble of locations and different precipitation characteristics are estimated on the scenarios to compare both approaches. Both approaches are generally equivalent, although some differences can be observed with marked seasonal and regional variations.The hybrid model shows satisfactory performance in different evaluation contexts. It is parsimonious and parameters can be robustly estimated, leading to a strong spatial and seasonal coherence. The model is easy to implement with fast estimation and simulation procedures, facilitating end-user applications

L'interaction entre la température des océans et la teneur isotopique des précipitations antarctiques est étudiée à l'aide d'un modèle de circulation générale atmosphérique, en distinguant différentes sources des précipitations. La contribution de ces sources est estimée pour des conditions climatiques modernes et glaciaires, il y a 21000 ans. Les variations entre ces climats résultent du refroidissement de l'océan et du renforcement du gradient méridien de température. Différentes reconstructions des températures tropicales glaciaires, mal connues, montrent leur forte influence sur la contribution des sources. Pour les latitudes polaires, la teneur isotopique des précipitations issues de chaque source est reliée à la température de la source et à sa distance au lieu de précipitation. Contrairement à l'idée développée par Boyle (1997), un refroidissement glaciaire généralisé des sources n'est pas susceptible de biaiser l'interprétation classique des isotopes en paléotempérature, car il est compensé dans nos simulations par une plus forte contribution des sources chaudes. La distribution de l'oxygène 18 dans l'océan est simulée à l'aide d'un modèle de circulation générale océanique, en prescrivant des flux isotopiques issus du modèle atmosphérique. Ces mêmes flux servent à simuler une 'salinité' passive, cohérente avec l'oxygène 18. Les différentes caractéristiques ainsi que la corrélation spatiale entre ces 2 traceurs, salinité et isotope, sont correctement reproduites. La modélisation permet d'étudier la sensibilité de leur relation aux flux de surface, et notamment à l'écoulement continental. L'effet du mélange océanique horizontal est apprécié par comparaison avec un modèle en boite. L'impact des conditions (température et humidité) et de la teneur isotopique de la surface océanique sur l'excès en deutérium des précipitations antarctiques est aussi évalué.

En utilisant un nouveau schéma automatique, les trajectoires des dépressions et des anticyclones synoptiques des moyennes latitudes du Pacifique Nord ont été construites à partir des données de la pression au niveau de la mer journalière (PNM) sur la période 1950-2001 Sur l'Est du Pacifique Nord, la force des anticyclones diminue et leur fréquence devient plus variable, pendant que les dépressions s'intensifient et présentent des trajectoires plus méridionales à partir du milieu des années 70. Ainsi, l'activité dépressionnaire et anticyclonique hivernales sont significativement anti-corrélées. Ces changements de l'activité transitoire se traduisent par des PNM plus faibles au niveau de la dépression des Aléoutiennes, en accord avec la phase positive de l'Oscillation Nord Pacifique, induisant des anomalies positives de la température de surface océanique (TSO) le long de la côte ouest de l'Amérique du Nord et des anomalies négatives de la TSO sur le centre du bassin. Ces conditions sont associées à des températures plus chaudes et plus de précipitations depuis l'Alaska jusqu'au Mexique, ainsi que sur le Sud-Ouest des Etats-Unis. Selon les simulations du Modèle global Couplé du Centre National de Recherches Météorologiques version 3, la fréquence hivernale des dépressions pourrait être significativement réduite dans un contexte de forte augmentation des gaz à effet de serre. Cette modification pourrait être favorable aux conditions anticycloniques sur l'Est, induisant une pondération du réchauffement anthropique le long de la côte ouest nord-américaine et une réduction / augmentation des précipitations sur les régions se situant au sud et au nord de 45°N respectivement

Ce travail de thèse propose de nouveaux concepts et outils pour des activités de simulation stochastique du temps ciblant les besoins spécifiques de l'hydrologie. Nous avons utilisé une zone climatique contrastée dans le sud-est de la France, les Cévennes-Vivarais, qui est très attractive pour les aléas hydrologiques et les changements climatiques.Notre point de vue est que les caractéristiques physiques (humidité du sol, débit) liées aux préoccupations quotidiennes sont directement liées à la variabilité atmosphérique à l'échelle des bassins. Pour la modélisation de multi-variable, la covariabilité avec les précipitations est d'abord considérée.La première étape du thèse est dédiée à la prise en compte de l'hétérogénéité de la précipitation au sein du simulateur de pluie SAMPO [Leblois et Creutin, 2013]. Nous regroupons les pas de temps dans les types de pluie qui sont organisés dans le temps. Deux approches sont testées pour la simulation: un modèle semi-markovienne et un modèle de ré-échantillonnage pour la séquence des types de pluie historiques. Grâce au regroupement, toutes sortes de précipitations sont desservies par un type de pluie spécifique. Dans une zone plus vaste, où l'hypothèse d'homogénéité climatique n'est plus valide, une coordination doit être introduite entre les séquences de types de pluie sur les sous-zones délimitées, en formant à plus grande échelle.Nous avons d'abord étudié une coordination de modèle de Markov, en appliquant des durées de séjour observées par un algorithme glouton. Cet approche respecte les accumulations de longue durée et la variabilité interannuelle, mais les valeurs extrêmes de précipitation sont trop faibles. En revanche, le ré-échantillonnage est plus facile à mettre en œuvre et donne un comportement satisfaisant pour la variabilité à court terme. Cependant, il manque une variabilité inter-annuelle. Les deux accès souffrent de la délimitation stricte des zones homogènes et des types de précipitations homogènes.Pour ces raisons, une approche complètement différente est également envisagée, où les pluies totales sont modélisées conjointement en utilisant la copule, puis désagrégés sur la petite échelle en utilisant une simulation conditionnelle géostatistique.Enfin, la technique de la copule est utilisée pour relier les autres variables météorologiques (température, rayonnement solaire, humidité, vitesse du vent) aux précipitations. Puisque la modélisation multivariée vise à être pilotée par la simulation des précipitations, la copule doit être exécutée en mode conditionnel. La boîte à outils réalisée a déjà été utilisée dans des explorations scientifiques, elle est maintenant disponible pour tester aux applications réelles. En tant qu'approche pilotée par les données, elle est également adaptable à d'autres conditions climatiques
This PhD work proposes new concepts and tools for stochastic weather simulation activities targeting the specific needs of hydrology. We used, as a demonstration, a climatically contrasted area in the South-East of France, Cévennes-Vivarais, which is highly attractive to hydrological hazards and climate change.Our perspective is that physical features (soil moisture, discharge) relevant to everyday concerns (water resources assessment and/or hydrological hazard) are directly linked to the atmospheric variability at the basins scale, meaning firstly that relevant time and space scales ranges must be respected in the rainfall simulation technique. Since hydrological purposes are the target, other near-surface variates must be also considered. They may exhibit a less striking variability, but it does exist. To build the multi-variable modeling, co-variability with rainfall is first considered.The first step of the PhD work is dedicated to take into account the heterogeneity of the precipitation within the rainfall simulator SAMPO [Leblois and Creutin, 2013]. We cluster time steps into rainfall types organized in time. Two approaches are tested for simulation: a semi-Markov simulation and a resampling of the historical rainfall types sequence. Thanks to clustering, all kind of rainfall is served by some specific rainfall type. In a larger area, where the assumption of climatic homogeneity is not considered valid, a coordination must be introduced between the rainfall type sequences over delineated sub-areas, forming rainy patterns at the larger scale.We first investigated a coordination of Markov models, enforcing observed lengths-of-stay by a greedy algorithm. This approach respects long duration aggregates and inter-annual variability, but the high values of rainfall are too low. As contrast, the joint resampling of historically observed sequences is easier to implement and gives a satisfactory behavior for short term variability. However it lacks inter-annual variability.Both approaches suffer from the strict delineation of homogeneous zones and homogeneous rainfall types.For these reasons, a completely different approach is also considered, where the areal rainfall totals are jointly modeled using a spatio-temporal copula approach, then disaggregated to the user grid using a non-deterministic, geostatistically-based conditional simulation technique. In the copula approach, the well-known problem of rainfall having atom at zero is handled in replacing historical rainfall by an appropriated atmospheric based rainfall index having a continuous distribution. Simulated values of this index can be turned to rainfall by quantile-quantile mapping.Finally, the copula technique is used to link other meteorological variables (i.e. temperature, solar radiation, humidity, wind speed) to rainfall. Since the multivariate simulation aims to be driven by the rainfall simulation, the copula needs to be run in conditional mode. The achieved toolbox has already been used in scientific explorations, it is now available for testing in real-size application. As a data-driven approach, it is also adaptable to other climatic conditions. The presence of atmospheric precursors a large scale values in some key steps may enable the simulation tools to be converted into a climate simulation disaggregation

Résumé : Le bilan d’énergie de la Terre est largement influencé par la variation de l’albédo de surface (fraction de l'énergie solaire réfléchie par une surface). Ces variations sont modifiées par la présence, l’épaisseur et les propriétés physiques de la neige. Le réchauffement climatique observé a un impact significatif sur l'évolution du couvert nival, ce qui influence grandement l'albédo de surface, et en retour modifie le climat. Malgré l’importance de l’albédo de surface, plusieurs modèles calculent l’albédo de manière empirique, ce qui peut entraîner des biais significatifs entre les simulations et les observations selon les surfaces étudiées. Le schéma de surface canadien, Canadian Land Surface Scheme, CLASS (utilisé au Canada dans les modèles climatiques Global Climate Model et Modèle Régional Canadien du Climat), modélise l’évolution spatiale et temporelle des propriétés de la neige, dont l'albédo. L’albédo de CLASS est calculé selon la hauteur et l’âge (métamorphisme) de la neige au sol, et selon l’accumulation de la neige sur la canopée. Les objectifs de ce travail sont d’analyser le comportement de l’albédo (simulé et mesuré) et d’améliorer le paramétrage de l’albédo de surface pendant l’hiver sur des régions à l’est du Canada. Plus précisément, le comportement de l’albédo a été étudié par l’analyse de la sensibilité de CLASS 3.6 aux paramètres prescrits (paramètres qui sont utilisés dans les calculs du modèle dont les valeurs sont fixes et définies empiriquement). En plus de l’analyse des variations temporelles de l’albédo en fonction des conditions météorologiques pour les terrains de végétation basse (noté "gazon") et de conifères. Aussi, l’amélioration du paramétrage a été tentée en optimisant (pour le gazon et les conifères) ou en modifiant (pour le gazon) les calculs considérant les paramètres prescrits dont l’albédo de CLASS est sensible. En premier lieu, nous avons montré que la sensibilité de l’albédo de CLASS en terrain de gazon dépend grandement du seuil du taux de précipitation nécessaire pour que l’albédo soit actualisé (à sa valeur maximale) dans le modèle. Faire varier ce seuil entraîne que les simulations quotidiennes d’albédo de surface enneigées vont s’étaler en majorité entre 0.62 à 0.8 (supérieur à l’étalement normalement simulé). Le modèle est aussi sensible à la valeur d’actualisation de l’albédo dont la variation entraîne que l’albédo enneigé quotidien peut s’étaler de jusqu’à 0.48 à 0.9. En milieu forestier (conifères), le modèle est peu sensible aux paramètres prescrits étudiés. La comparaison entre les albédos simulés et les mesures au sol montrent une sous-estimation du modèle de -0.032 (4.3 %) à SIRENE (gazon au sud du Québec), de -0.027 (3.4 %) à Goose-Bay (gazon en site arctique) et de -0.075 (27.1 %) à la Baie-James (forêt boréale). Lorsque comparée avec les données MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) la sous-estimation du modèle à la Baie-James est de -0.011 (5.2 %). On montre que la valeur de l'albédo mesurée lors des précipitations de neige à Goose Bay est en moyenne supérieure à la valeur d'actualisation de l'albédo dans le modèle (0.896 par rapport 0.84), ce qui peut expliquer la sous-estimation. En forêt, un des problèmes provient de la faible valeur de l'albédo de la végétation enneigée (ajout de 0.17 dans le visible), tandis que l’albédo de surface mesuré peut être augmenté de 0.37 (par rapport à la végétation sans neige). Aussi, l’albédo de la neige sur la canopée ne diminue pas avec le temps contrairement à ce qui est observé. En second lieu, nous avons tenté d’améliorer le paramétrage, en optimisant des paramètres prescrits (aucune amélioration significative n’est obtenue) et en modifiant la valeur d'actualisation de l’albédo de la neige en zone de gazon. Cette valeur, normalement fixe, a été rendue variable selon la température et le taux de précipitations. Les résultats démontrent que les modifications n’apportent pas d'améliorations significatives de la RMSE (Root Mean Square Error) entre les simulations et les mesures d’albédo. Les modifications sont toutefois pertinentes pour ajouter de la variabilité aux fortes valeurs d’albédo simulées ainsi que pour améliorer la compréhension du comportement des simulations d’albédo. Aussi, la méthodologie peut être reproduite pour d’autres études qui veulent étudier la représentativité et améliorer les simulations d’un modèle.
Abstract : The surface energy balance of northern regions is closely linked to surface albedo (fraction of solar radiation reflected by a surface) variations. These variations are strongly influenced by the presence, depth and physical properties of the snowpack. Climate change affects significantly snow cover evolution, and decreases surface albedo and snow albedo with positive feedback to climate. Despite the importance of the albedo, many models empirically compute it, which can induce significant biases with albedo observations depending on studied surfaces. The Canadian Land Surface Scheme, CLASS (used in Canada into the Canadian Regional Climate Model, and the Global Climate Model), simulates the spatial and temporal evolution of snow state variables including the albedo. The albedo is computed according to the depth of snow on the ground as well as the accumulation of snow in trees. The albedo seasonal evolution for snow on ground is estimated in CLASS from an empirical aging expression with time and temperature and a “refresh” based on a threshold of snowfall depth. The seasonal evolution of snow on canopy is estimated from an interception expression with trees type and snowfall density and an empirical expression for unloading rate with time. The objectives of this project are to analyse albedo behavior (simulated and measured) and to improve CLASS simulations in winter for Eastern Canada. To do so, sensitivity test were performed on prescribed parameters (parameters that are used in CLASS computation, their values are fixed, and determined empirically). Also, albedo evolution with time and meteorological conditions were analysed for grass and coniferous terrain. Finally, we tried to improve simulations by optimizing sensitive prescribed parameters for grass and coniferous terrain, and by modifying the refresh albedo value for grass terrain. First, we analysed albedo evolution and modelling biases. Grass terrain showed strong sensitivity to the precipitation rate threshold (for the albedo to refresh to its maximum value), and to the value of the albedo refresh. Both are affected by input data of precipitation rate and phase. The modification of precipitation threshold rate generates daily surface albedo to vary mainly (75 % of data in winter) between 0.62 and 0.8, which is a greater fluctuation than for a normal simulation over winter. The modification of the albedo refresh value generates surface albedo to vary mainly (75 %) between 0.66 and 0.79, but with extreme values, 25 % of data, from 0.48 to 0.9. Coniferous areas showed small sensitivity to studied prescribed parameters. Also, comparisons were made between simulated and measured mean albedo during winter. CLASS underestimates the albedo by -0.032 (4.3 %) at SIRENE (grass in Southern Quebec), by -0.027 (3.4 %) at Goose Bay (grass in arctic site) and by -0.075 (27.1 %) at James Bay (boreal forest) (or -0.011 (5.2 %) compared to MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) data). A modelling issue in grass terrain is the small and steady maximum albedo value (0.84) compared to measured data in arctic condition (0.896 with variation of an order of 0.09 at Goose Bay, or 0.826 at SIRENE with warmer temperatures). In forested areas, a modelling issue is the small albedo increase (+0.17 in the visible range, +0.04 in NIR) for the part of the vegetation that is covered by snow (total surface albedo gets to a maximum of 0.22) compared to events of high surface albedo (0.4). Another bias comes from the albedo value of the snow trapped on canopy which does not decrease with time in opposition to observed surface albedo which is lower at the end of winter and which suggests snow metamorphism occurred. Secondly, we tried to improve simulations by optimizing prescribed parameters and by modifying the albedo’s maximum value computation. Optimisations were made on sensitive prescribed parameters or on those that seemed unsuited. No significant RMSE (Root Mean Square Error) improvements were obtained from optimisations in both grass and coniferous area. Improvements of albedo simulations were tried by adjusting the maximum value (normally fixed) with temperature and precipitation rate, in grass terrain. Results show that these modifications did not significantly improved simulations’ RMSE. Nevertheless, the latter modification improved the correlation between simulated and measured albedo. These statistics were made with the whole dataset which can reduce the impact of modifications (they were mainly affecting albedo during a precipitation event), but it allows to overview the new model performance. Modifications also added variability to maximum values (closer to observed albedo) and they increased our knowledge on surface albedo behavior (simulated and measured). The methodology is also replicable for other studies that would aim to analyse and improve simulations of a surface model.

La connaissance de la repartition spatiale et temporelle des precipitations dans les regions saheliennes est une demande exprimee par les etats concernes. Dans cette optique, la repartition spatiale des precipitations a l'echelle de la saison des pluies, puis de l'evenement pluvieux a ete etudiee. Les donnees utilisees proviennent d'un reseau dense de pluviographes implante au niger. La methode d'interpolation choisie est le krigeage. A l'echelle de la saison des pluies, l'analyse a montre une grande variabilite spatiale et temporelle. L'incidence sur le calcul des isohyetes et des pluies surfaciques en a ete deduite. L'influence de la densite de postes a egalement ete soulignee. Au pas de temps de l'evenement pluvieux, une classe d'evenements a ete definie et etudiee. Leur structure spatiale s'est revelee stable dans le temps. On a pu en deduire des abaques, donnant l'erreur d'estimation de la pluie surfacique en fonction de la densite du reseau et de la taille de la surface. Ces abaques permettront aux modelisateurs de connaitre la precision de leurs variables d'entree

L’objectif de cette thèse est d'évaluer et de développer le modèle de surface ORCHIDEE (Organizing Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms). Dans la première partie, l’évaluation du modèle à différentes échelles est présentée à l’aide d’ une nouvelle méthodologie basée sur une analyse spectrale et des réseaux de neurones. Cette analyse nous a permis de mettre en évidence les erreurs systématiques du modèle, et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour les développements futurs ORCHIDEE. Dans une seconde étape, afin de mieux comprendre les effets de la neige sur les flux de carbone présents et futurs, différentes études ont été menées. Une analyse de la respiration des écosystèmes d'hiver a étéeffectuée, à l’aide de mesures de station de flux « eddy covariance ». Les résultats démontrent le rôle de la respiration d'hiver dans le bilan annuel de carbone, ainsi que les effets de la neige sur la respiration. L’objectif d’une troisième étape a été de développer un nouveau module de neige dans ORCHIDEE. Dans ce nouveau modèle, les processus internes de la neige (neige fondante par exemple / regel, infiltration de l'eau entre les couches de neige) sont pris en compte. Par ailleurs, une nouvelle paramétrisation de l’albédo des forêts a été testée. Ces développements ont été validés à l’échelle locale sur quelques sites instrumentés puis à l’aide de produits spatialisés sur les régions des hautes latitudes Nord. Des améliorations significatives ont été mises en évidence en termes de propriétés du couvert nival. Ce nouveau modèle va maintenant permettre de mieux comprendre et modéliser les cycles de l’eau et du carbone aux hautes latitudes dans de prochaines études
This thesis is to evaluate and develop a land surface model ORCHIDEE (Organizing Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms). In the first part, ORCHIDEE on multiple timescales is evaluated by a novel methodology linking Artificial Neural Networks to Singular System Analysis. The joint analysis of observations and simulations uncovers the characteristics of model bias at and across timescales in different plant function types and climate groups, which provide references for future ORCHIDEE developments. To have a throughout understanding of snow effects on present and future carbon fluxes, ORCHIDEE with a decent snow model should be developed. In the second part, a site-synthesis analysis of winter ecosystem respiration and its controls across eddy covariance sites in mid- and high-latitude regions has been conducted. The result corroborates the role of winter respiration in annual carbon budget, and snow effects on winter respiration could be indirectly observed by its insulating effect on soil. The standard ORCHIDEE snow model is a simple bucket model and has been shown to bias snow simulations. In the third part, internal snow processes (e. G. Snow melting/refreezing; water infiltration between snow layers) were thus developed in ORCHIDEE. Moreover, a new forest albedo parameterization was also implemented. In the third and final parts, this newly developed snow model has been validated based on both site and continental levels, and a significant improvement has been seen in terms of snow pack properties examined. This new snow model coupled with permafrost will be used to explore high-latitude water and carbon dynamics in the future

Ce travail étudie l'impact de la température de surface, principalement océanique, sur la mousson ouest africaine, pendant la saison où les précipitations sont les plus importantes autour de de la côte guinéenne (au nord du golfe de Guinée), de fin mai à début juillet. Les données utilisées sont principalement les réanalyses ECMWF ERA5, mais également des produits de données observées : température de surface océanique, précipitations, couverture de différents types de nuages, et vent à la surface de l'océan.Une première partie expose les méthodes adoptées et le contexte saisonnier dans lequel s'inscrit cette phase côtière de la mousson, avant la migration des précipitations vers le nord du continent (Sahel) en été.Une étude climatologique tenant compte de la variabilité interannuelle est ensuite réalisée sur la période 2008-2015 : on retrouve le rôle déterminant de la langue d'eau froide (upwelling équatorial qui apparaît en mai) sur le début de la saison des pluies côtières. De plus, on met en évidence le rôle probable de l'upwelling côtier, qui se forme en juillet le long des côtes guinéennes entre 8W et 5E, sur la fin de ces précipitations côtières, via la diminution de la convergence côtière du transport d'humidité.On s'intéresse ensuite au cycle diurne, qui est important près de la côte et suit complètement la modulation de la convergence de basse couche par l'alternance brise de mer / brise de terre : là encore, l'upwelling côtier semble renforcer la brise de mer et diminuer l'intensité de la brise de terre, donc diminuer les précipitations côté océan (qui constituent la majeure partie des précipitations côtières).Pour finir, une étude à l'échelle intrasaisonnière sur la période 2000-2018 montre que l'influence océanique sur les précipitations côtières (plus précisément sur leur latitude) diminue progressivement vers la fin de la saison pour laisser le régime d'ondes d'est vers 700 hPa prendre le contrôle des précipitations, même si nos analyses suggèrent que ces deux modes interagissent entre eux. On retrouve de plus en intrasaisonnier un signal correspondant à ce qu'on trouve à l'échelle saisonnière : une intensification (diminution) de l'upwelling côtier aurait bien pour effet de diminuer (augmenter) les précipitations côtières
This work, concerning the West African monsoon, studies the role of surface temperature, mainly over the ocean, during the Spring Guinean coast rainfall season (north of the Gulf of Guinea), from May to July. The data used are mainly ECMWF ERA5 reanalyses, but also satellite observation data : ocean surface temperature, precipitation, cover of different types of clouds, and ocean surface wind.The first part describes the methods developed and the seasonal context in which this coastal phase of the monsoon occurs, before the migration of precipitation towards the Sahel latitude in summer.A climatological study taking into account the inter-annual variability is then carried out over the period 2008-2015. It evidences the determining role of the cold tongue (equatorial upwelling, which appears in May) on the beginning of the coastal rainy season. In addition, highlight is put on the probable role of coastal upwelling, which occurs in July along the Guinean coast between 8W and 5E. This occurence coincides with the end of this coastal precipitation, through the decrease of moisture transport coastal convergence. Then we study the diurnal cycle. Near the coast, it mainly consists in the modulation of the low layer convergence by the sea breeze / land breeze alternation. Again, the coastal upwelling seems to strengthen the sea breeze and decrease the intensity of the land breeze, thus reducing precipitation on the ocean side (which constitutes the major part of coastal precipitation).This work is completed by a study of intra-seasonal variability over the period 2000-2018. Main results are that the oceanic influence on coastal precipitation latitude gradually decreases towards the end of the coastal monsoon season, leaving then the regime of easterly waves around 700 hPa take control of precipitation. Our statistical results, nevertheless, suggest that these two synoptic « modes » interact with each other. Moreover, we find, at the intra-seasonal scale, a signal corresponding to what is found at the seasonal scale: an intensification (decrease) of coastal upwelling would indeed have the effect of reducing (increasing) coastal precipitation

Les épisodes de sécheresse et de canicule qui frappent épisodiquement les régions tempérées ont des conséquences préjudiciables sur les plans sanitaire, économique, social et écologique. Afin de pouvoir enclencher des stratégies de préparation et de prévention avec quelques semaines ou mois d'anticipation, les attentes sociétales en matière de prévision sont élevées, et ce d'autant plus que les projections climatiques font craindre la multiplication de ces épisodes au cours du 21ème siècle. Néanmoins, la saison d'été est la plus difficile à prévoir aux moyennes latitudes. Les sources connues de prévisibilité sont plus ténues qu'en hiver et les systèmes de prévision climatique actuels peinent à représenter correctement les mécanismes de téléconnexion associés. Un nombre croissant d'études a mis en évidence un lien statistique dans certaines régions entre l'humidité du sol au printemps et les températures et précipitations de l'été qui suit. Ce lien a été partiellement confirmé dans des modèles numériques de climat mais de nombreuses interrogations subsistent. L'objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle joué par l'humidité du sol sur les caractéristiques et la prévisibilité du climat de l'été dans les régions tempérées. Grâce notamment au modèle couplé de circulation générale CNRM-CM, nous avons mis en œuvre des ensembles de simulations numériques qui nous ont permis d'évaluer le degré de persistance des anomalies d'humidité du sol printanière. En effet, une longue persistance est une condition nécessaire pour que ces anomalies influencent le climat à l'échelle de la saison, via le processus d'évapotranspiration de la surface. En imposant dans notre modèle des conditions initiales et aux limitées idéalisées d'humidité du sol, nous avons mis en évidence des régions du globe pour lesquelles l'état moyen et la variabilité des températures et des précipitations en été sont particulièrement sensibles à ces conditions. C'est notamment le cas sur une grande partie de l'Europe et de l'Amérique du nord, y compris à des latitudes élevées. Pour toutes ces régions, l'humidité du sol est une source prometteuse de prévisibilité potentielle du climat à l'horizon saisonnier, bien que de fortes incertitudes demeurent localement sur le degré de persistance de ses anomalies. Une expérience de prévisibilité effective coordonnée avec plusieurs systèmes de prévision montre qu'une initialisation réaliste de l'humidité du sol améliore la prévision de températures estivales principalement dans le sud-est de l'Europe. Dans d'autres régions, comme l'Europe du Nord, le désaccord des modèles provient de l'incertitude sur la persistance des anomalies d'humidité du sol. En revanche, sur les Grandes Plaines américaines, aucun modèle n'améliore ses prévisions qui restent donc très médiocres. La littérature ainsi que nos évaluations de sensibilité du climat à l'humidité du sol ont pourtant identifié cette région comme un "hotspot" du couplage entre l'humidité du sol et l'atmosphère. Nous supposons que l'échec de ces prévisions est une conséquence des forts biais chauds et secs présents dans tous les modèles sur cette région en été, qui conduisent à un dessèchement excessif des sols. Pour le vérifier, nous avons développé une méthode qui corrige ces biais au cours de l'intégration des prévisions avec CNRM-CM6. Les prévisions qui en résultent sont nettement améliorées sur les Grandes Plaines. La compréhension de l'origine des biais continentaux en été et leur réduction dans les prochaines générations de modèles de climat sont des étapes essentielles pour tirer le meilleur parti de l'humidité du sol comme source de prévisibilité saisonnière dans les régions tempérées
Severe heat waves and droughts that episodically hit temperate regions have detrimental consequences on health, economy and society. The design and deployment of efficient preparedness strategies foster high expectations for the prediction of such events a few weeks or months ahead. Their likely increased frequency throughout the 21st century, as envisaged by climate projections, further emphasizes these expectations. Nevertheless, the summer season is the most difficult to predict over mid-latitudes. Well-known sources of predictability are weaker than in winter and current climate prediction systems struggle to adequately represent associated teleconnection mechanisms. An increasing number of studies have shown a statistical link over some regions between spring soil moisture and subsequent summer temperature and precipitation. This link has been partly confirmed in climate numerical models, but many questions remain. The purpose of this PhD thesis is to better understand the role played by soil moisture onthe characteristics and predictability of the summer climate in temperate regions. By means of the CNRM-CM coupled general circulation model, we have designed a range of numerical simulations which help us evaluate the persistence level of spring soil moisture anomalies. Indeed, a long persistence is a necessary condition for these anomalies to influence the climate at the seasonal scale, through the process of evapotranspiration. By imposing in our model idealized initial and boundary soil moisture conditions, we have highlighted areas of the globe for which the average state and the variability of temperatures and precipitation in summer is particularly sensitive to these conditions. This is the case in particular for Europe and North America, including over high latitudes. Soil moisture is therefore a promising source of potential seasonal climate predictability for these regions, although the persistence of soil moisture anomalies remains locally very uncertain. An effective predictability coordinated experiment, bringing together several prediction systems, shows that a realistic soil moisture initialization improves the forecast skill of summer temperatures mainly over southeast Europe. In other regions, such as Northern Europe, the disagreement between models comes from uncertainty about the persistence of soil moisture anomalies. On the other hand, over the American Great Plains, even the forecasts with improved soil moisture initialization remain unsuccessful. Yet, the literature as well as our assessment of climate sensitivity to soil moisture have identified this region as a "hotspot" of soil moisture - atmosphere coupling. We assume that the failure of these predictions relates to the strong hot and dry bias present in all models over this region in summer, which leads to excessive soil drying. To verify this assumption, we developed a method that corrects these biases during the forecast integration based on the CNRM-CM6 model. The resulting forecasts are significantly improved over the Great Plains. Understanding the origin of continental biases in the summer and reducing them in future generations of climate models are essential steps to making the most of soil moisture as a source of seasonal predictability in temperate regions