Literatura académica sobre el tema "Risques climatiques physiques"

Une analyse des informations sur les risques climatiques contenues dans les documents 10-K déposés entre 2010 et 2018 a été réalisée. Je constate que davantage d’entreprises cotées au S&P 500 divulguent des risques climatiques tout au long de la période d’échantillonnage, mais que le niveau de spécificité est faible. La reconnaissance des entités nommées (NER) est employée pour capturer la spécificité des divulgations. Ce document examine également la spécificité des informations sur les risques de transition et les risques physiques, ainsi que les différences entre les secteurs d’activité.

Ce travail consiste à analyser les phénomènes hydrologiques et hydrauliques du bassin versant d’assainissement urbain du quartier Adidoadin de la Commune Golfe 5 à Lomé, au Togo. Il a pour objectif d’identifier les causes des inondations de ce bassin versant d’assainissement urbain. La méthode de Manning-Strickler a été utilisée pour évaluer le débit d’écoulement d’eau dans les collecteurs et la méthode rationnelle a servi pour la détermination du débit généré par la pluie sur le bassin versant étudié. À travers une combinaison de techniques hydrologiques et hydrauliques de l’étude de cas réalisé pour la vérification de la capacité des collecteurs d’évacuateurs de crues, avec un débit de 3,76 m3/s, a montré que ce débit est supérieur au débit d’eau provenant du bassin versant (0,774m3/s), même avec un coefficient de ruissellement le plus défavorable (0,9). A cet effet, les problèmes d’inondation seraient dus à la présence de crêtes qui ne favorisent pas l’écoulement gravitaire, également des conséquences issues d'une urbanisation mal maîtrisée (défaut de conception des infrastructures, extension de nouveaux quartiers dans des zones à risques). Ainsi, Cette recherche examine les caractéristiques physiques du bassin versant, évalue les régimes de précipitations et de ruissellement, identifie les problèmes d'inondations dûs aux changements climatiques et propose des mesures d'atténuation appropriées pour minimiser les risques d'inondations et d'érosion, tout en favorisant une utilisation efficace des ressources en eau. This work involves analyzing the hydrological and hydraulic phenomena of the urban drainage catchment area of the Adidoadin district of Commune Golfe 5 in Lomé, Togo. The aim of this study is to identify the causes of floods in this urban drainage watershed. The Manning-Strickler method was used to assess the flow of water in the collectors and the rational method was used to determine the flow generated by rainfall in the catchment area studied. The use of a combination of hydrological and hydraulic techniques to verify the hydraulic capacity of the spillway collectors, with a flow of 3.76 m3/s of the studied case, showed that this flow is greater than the flow of water coming from the catchment area (0.774m3/s), even with the most unfavourable runoff coefficient (0.9). Flooding problems are thus due to the presence of ridges that do not favor gravity flow, and to the consequences of poorly controlled urban development (faulty infrastructure design, extension of new districts into at-risk areas). Henceforth, this research examines the physical characteristics of the catchment, assesses rainfall and runoff patterns, identifies flooding problems due to climate change, and proposes appropriate mitigation measures to minimise the risk of flooding and erosion, while promoting the efficient use of water resources.

Satisfaire les besoins en énergie de nos sociétés, dans un contexte de lutte contre le réchauffement climatique et de perspectives d’épuisement des stocks de combustibles fossiles et de ressources minérales, requiert de mettre en œuvre des solutions alternatives à bas carbone. Le cout du MWh est sans doute un critère utile, mais des critères physiques sont indispensables pour évaluer les solutions technologiques et les scénarios énergétiques envisageables. Le principal de ces critères fondés sur des grandeurs physiques est le « taux de retour énergétique » (EROI), qui mesure l’efficacité d’un système à fournir à la société une énergie utile pour les secteurs d’activités autres que le secteur énergétique lui-même. D’autres aspects doivent aussi être considérés, comme la disponibilité des ressources, les surfaces mobilisées, les besoins en minéraux, les risques industriels et les impacts sur l’environnement et la santé.

Cet article démontre l'intérêt d'une approche de la résilience des territoires par la reconstruction de « chaînes d'impacts » d'événements passés. Proposé au Ministère de l'Ecologie comme composante du référentiel national d'adaptation au changement climatique [ONERC, 2012], ce concept a fait l'objet d'applications à des cyclones tropicaux ayant touché les atolls des Tuamotu (Polynésie française) dans le cadre du projet RDT Réomers (2013-2016). Les résultats révèlent : (1) L'ampleur et la variabilité des impacts des cyclones, riches d'enseignements pour renforcer la résilience. (2) Le rôle crucial des retours d'expérience passés dans la réduction de la vulnérabilité, à travers le renforcement de la prévention et la sécurisation des ressources vitales. (3) Les barrières à la réduction des risques et à l'adaptation (éclatement territorial, conflits d'acteurs et manque de moyens financiers mobilisables, notamment). (4) Les mécanismes complexes, tant physiques (exhaussement des îles) que socio-économiques (amélioration de la productivité agricole et des conditions de vie), par lesquels les cyclones passés ont contribué à construire la résilience, et qui impliquent de penser des politiques d'adaptation spécifiques et intégrées. (5) L'émergence de nouvelles formes de vulnérabilité, dues à une augmentation de la dépendance des atolls vis-à-vis de Tahiti (importations alimentaires et dépendance associée aux emplois rémunérés, problèmes de santé publique). La méthode utilisée est (i) applicable à tout territoire et à toute perturbation ; (ii) permet d'identifier des leviers pour réduire les risques actuels ; (iii) répond aux enjeux de l'adaptation au changement climatique.

Ajoutées aux risques volcaniques et sismiques et plus encore aux fréquents cyclones, les conditions climatiques de la Guadeloupe et des îles de la Caraïbe – une chaleur et une humidité permanentes – ont rendu plus aigües les difficultés posées par la conservation physique des documents et plus incertaines les réponses apportées à ce défi. L’exemple des bâtiments dévolus aux Archives coloniales puis aux Archives départementales de la Guadeloupe a paru significatif de la manière, conventionnelle ou innovante, dont on a progressivement formulé les enjeux et pris en compte dans leur ampleur les spécificités matérielles de la conservation du patrimoine archivistique guadeloupéen. Outre les difficultés liées à la précarité des espaces dévolus aux archives, ce premier article souligne l’absence persistante d’une gestion organisée des documents avant la transformation en départements des «vieilles colonies » de la Guadeloupe, de la Guyane, de la Martinique et de La Réunion et aux premiers effets de la départementalisation qui entraîne la création officielle d’un service départemental d’archives en 1951 et son installation à Basse-Terre dans une caserne désaffectée.

Le changement climatique exige une remise en question des pratiques d’urbanisation. Les environnements urbains influencent la relation des résidents avec les espaces extérieurs et intérieurs, avec des conséquences sur la consommation d’énergie et les rejets de chaleur à l’intérieur de ses limites. Les avantages de l’éclaircissement des revêtements de sol des espaces publics pour réduire les îlots de chaleur urbains ont été confirmés par la littérature scientifique, mais les effets de rebond en termes d’augmentation de la sensation thermique extérieure (OTS) doivent encore être analysés par des expériences empiriques. Cette étude présente les résultats d’une expérience participative de confort thermique impliquant 75 volontaires exprimant des votes de sensation thermique (TSV) à l’aveugle sur des revêtements de surface de différentes réflectivités. Chaque TSV était lié aux caractéristiques physiques et psychologiques du sujet, à son emplacement et aux conditions microclimatiques au moment du vote. 714 chaînes de données collectées lors de la canicule d’août 2022 ont été traitées par des méthodes d’intelligence artificielle (IA) successives : apprentissage supervisé, explications additives de Shapley, réduction de dimension par approximation et projection uniforme de la variété (UMAP), et regroupement hiérarchique basé sur la densité des applications avec bruit (HDBSCAN). Ce post-traitement a permis de définir des clusters caractérisés par une répartition similaire des 10 variables les plus influentes sur le TSV, résultant en des valeurs TSV similaires. Les calculs d’IA et l’analyse des graphiques sur DesignExplorer ont montré que les pavés réfléchissants aggravent le stress thermique des personnes. Ces résultats montrent que l’éclaircissement des espaces publics, souvent employé dans de nombreux réaménagements urbains, n’est pas une solution adaptée pour protéger les citoyens des risques sanitaires du changement climatique.

Ces dernières années, le CESBIO a mis en place un Observatoire Spatial Régional (OSR), dispositif d'observation couplant mesures de terrain et télédétection dans le sud-ouest de la France. L'OSR se base sur des acquisitions mensuelles de données satellitaires à résolution décamétrique depuis 2002 et sur des sites expérimentaux lourdement instrumentés (mesures en continu de flux d'eau et de carbone) à partir de 2004. Ce dispositif a été reconnu service d'observation par l'INSU/CNRS en 2007 et site Kalideos par le CNES fin 2009 sous le nom de « OSR MiPy ». Le site atelier correspond à l'emprise d'une image Spot, soit environ 50 x 50 km, et couvre une grande diversité de milieux (pédologie, topographie), d'occupation et d'utilisation des sols, de pratiques et de modalités de gestion (agricole, forestière…) et de conditions climatiques (fort gradient de déficits hydriques estivaux).Pour la télédétection, ce site a servi la préparation de SMOS et soutient maintenant en priorité la préparation des missions VENµS et Sentinel-2. Les aspects radar, imagerie thermique et les approches multi-capteurs se développent depuis peu. Le traitement du signal, la physique de la mesure et l'amélioration de la qualité des données constituent le premier axe de recherche. Au niveau thématique, le CESBIO a pour priorité le suivi et la modélisation des agrosystèmes de grandes cultures. L'implication récente d'autres partenaires scientifiques ou de gestionnaires a permis d'initier des travaux sur d'autres aspects, comme la biodiversité, l'aménagement du territoire, le suivi de l'extension urbaine, les risques environnementaux, la santé des forêts, l'enfrichement, la diversité et la productivité des prairies. La valorisation des 10 années d'archives 2002-2011 débute et semble très pertinente pour la caractérisation en haute et en basse résolution des conséquences d'années climatiques atypiques (2003, 2011) sur les éco-agro-systèmes. L'extrapolationdes résultats obtenus sur ce site atelier à toute la région Midi-Pyrénées ou à la chaine des Pyrénées est aussi initiée.

Alors que nous consommons toujours plus d’énergie pour le chauffage et la climatisation de nos lieux de vie, les impératifs de lutte contre le changement climatique et la croissance de la population urbaine mondiale rendent crucial le recours à des sources d’énergies renouvelables. Parmi elles, les géostructures thermiques associent au rôle mécanique pour lequel elles sont conçues un rôle énergétique en captant l’énergie du sol de faible profondeur à l’aide de tubes échangeurs de chaleur connectés à une pompe à chaleur. Elles apparaissent donc comme une solution décarbonée, non intermittente, locale, à faible risque pour l’homme, aisément intégrable dans le mix énergétique et au taux de retour sur investissement raisonnable. Pourtant, certaines questions quant à leur dimensionnement thermomécanique, notamment en présence d’un écoulement souterrain en freinent toujours le développement à large échelle. Après avoir dressé un état de l’art détaillé pour rappeler les points d’achoppement subsistant, un groupe de pieux géothermique au sein d’un écoulement est étudié sous l’angle de la modélisation numérique et de la modélisation physique centrifugée. Les différents outils à disposition de la communauté scientifique pour lever les verrous restant sont présentés.

Les inondations, un aléa récurrent pouvant se montrer dévastateur, peuvent causer de lourds dommages humains et économiques, et sont susceptibles de s’intensifier avec le changement climatique. Leurs impacts soulignent la nécessité d’anticiper les crues en développant constamment des outils efficaces et à la pointe pour la gestion du risque inondation. En France, la prévision des crues repose sur des outils de modélisation spécifiques basés sur la physique, la donnée ou une combinaison des deux. L’intelligence artificielle (IA), en plein essor, offre de nouvelles possibilités et perspectives pour les ingénieurs et chercheurs du domaine, mais n’est cependant pas encore utilisée à l’échelle nationale pour la prévision des crues. Bien que les algorithmes complexes d’apprentissage automatique (ML, Machine Learning) soient prometteurs pour la prévision des crues, leur mise en œuvre et leur utilisation courante restent difficiles pour les non-spécialistes. Cet article explore l’utilisation de six algorithmes d’apprentissage automatique, incluant des modèles simples d’ensemble, pour prévoir les hauteurs d’eau à 24 heures au niveau de deux stations de prévision des crues en France situées dans le Grand Est. Les résultats montrent que les niveaux d’eau, et donc les crues, peuvent être anticipés 24 heures à l’avance en utilisant uniquement des données de hauteur d’eau et par l’intermédiaire de modèles d’apprentissage automatique simples appartenant aux modèles ensemblistes (Random Forest et Gradient Boosting). Ces derniers se révèlent performants, tout en restant accessibles aux non-spécialistes, tandis que les modèles plus complexes ne permettent pas d’obtenir des résultats supérieurs en l’absence de données météorologiques supplémentaires telles que les pluies. Ce travail ouvre la voie vers l’utilisation de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle pour la prévision des crues en France.

Dans un contexte de durcissement des réglementations, les entreprises européennes sont confrontées à des défis croissants concernant la gestion des risques climatiques physiques. La directive CSRD exige désormais des entreprises qu’elles évaluent l'impact de ces risques sur leurs activités, rendant indispensables des solutions précises et exploitables. Cette thèse propose de répondre à ces exigences en développant un Diagnostic de Vulnérabilité Climatique (DVC), destiné à évaluer et quantifier les risques climatiques physiques pour chaque actif géolocalisé d'une entreprise. La méthodologie s'appuie sur l'analyse de données climatiques et le calcul d'indicateurs climatiques en utilisant les modèles de réanalyses et de projections climatiques les plus récents. Ces indicateurs permettent d'élaborer des métriques spécifiques, telles que les anomalies et les accélérations climatiques, afin d’évaluer plus précisément l'impact des risques climatiques physiques. Le DVC constitue ainsi un outil clé pour la conception de stratégies d'adaptation aux risques climatiques, avec une attention particulière portée aux risques d'inondation
In the context of tightening regulations, European companies are facing increasing challenges in managing physical climate risks. The CSRD directive now requires businesses to assess the impact of these risks on their operations, making precise and actionable solutions essential. This thesis aims to address these requirements by developing a Climate Vulnerability Assessment (DVC), designed to evaluate and quantify physical climate risks for each geolocated asset of a company. The methodology is based on the analysis of climate data and the calculation of climate indicators using the latest reanalysis models and climate projections. These indicators enable the development of specific metrics, such as climate anomalies and accelerations, to more accurately assess the impact of physical climate risks. The DVC thus serves as a key tool for designing adaptation strategies to climate risks, with a particular focus on flood risks

Ce projet de recherche est consacré à l'estimation des risques financiers liés au changement climatique. Au-delà des applications et des résultats quantitatifs, les chapitres de cette thèse ont pour principal objectif d'apporter des méthodologies générales utilisables par les praticiens. Le premier chapitre propose une méthode d'évaluation bottom-up du risque de transition adjointe aux modèles de risque classiques. Cette approche du risque opérationnel par les coûts engendrés par une taxe potentielle limite l'impact aux secteurs directement polluants, ce qui amène au deuxième chapitre, introduisant les tables d'entrée-sorties pour appréhender les effets indirects du risque de transition dans la chaîne d'approvisionnement. Ces approches offrent une structure statique permettant d'évaluer le risque dans un scénario donné, mais pas de déterminer le prix des obligations en considérant des scénarios hétérogènes et leur probabilité de réalisation. Pour ce faire, le troisième chapitre propose un modèle de pricing intégrant une approche bayésienne dans la mise à jours des probabilités de scénarios sur la base des sauts observés dans les mécanismes de tarification du carbone. Enfin, le dernier chapitre propose une méthodologie Monte-Carlo de simulation de dommages annuels causées par des cyclones tropicaux. La conversion des données climatiques brutes en base de données synthétique de sinistres est réalisée en couplant des relations statistiques et thermodynamiques. L'exposition des actifs physiques, les dynamiques des facteurs socio-économiques, les densités de populations locales et les vulnérabilités spécifiques aux différentes régions du monde sont empruntés à différents segments de la littérature. Ils sont combinés afin d'obtenir un modèle complet du triptyque classique nécessaire à l'étude des risques physiques : 'intensité' x 'exposition' x 'vulnérabilité' généralisable et homogène sur l'ensemble des pays. Le signal résultant peut ensuite être inclus simplement dans des modèles de risque de crédit assimilant les dommages annualisés à de la dette additionnelle
This research project aims at estimating financial risks related to climate change. Beyond the applications and quantitative findings, the main objective of the chapters of this thesis is to provide a structural and methodological framework that is generalizable, in order to facilitate their integration by practitioners. The first chapter proposes a bottom-up measure of transition risk, which can be incorporated with classical risk models (Merton or credit risk model). This cost-based approach is limited to the directly polluting sectors, which leads to the second chapter, which allows for the diffusion of transition risk through the value chain. These approaches offer a static structure that allows for a fixed scenario stress-test but not for pricing the bonds by considering heterogeneous scenarios and the probability of realization. To this end, chapter three proposes a pricing model that integrates a Bayesian approach in updating scenario probabilities based on observed jumps in carbon pricing mechanisms. Finally, the last chapter proposes a Monte-Carlo methodology for simulating annual damages caused by tropical cyclones. The conversion of raw climatic data into a synthetic database of losses is achieved by coupling statistical and thermodynamic relationships. The exposure of physical assets, the dynamics of socio-economic factors, local population densities and specific vulnerabilities in different regions of the world are borrowed from different segments of the literature, and combined to obtain a complete model of the classical triptych necessary for the study of physical hazards: hazard intensity x exposure x vulnerability generalizable and homogeneous across countries. The resulting signal can then be simply included in credit risk models equating annualized damages with additional debt

Le modèle SAFRAN-ISBA-MODCOU est évalué et sa physique améliorée. L'analyse météorologique SAFRAN est tout d'abord validée en détail. Le modèle de surface ISBA est ensuite modifié pour mieux décrire la conductivité hydraulique dans le sol. Une stratégie de calibration est définie et appliquée à l'échelle de la France. Le modèle amélioré est finalement utilisé pour évaluer les impacts du changement climatique en région méditerranéenne. Un scénario d'un modèle de climat régional est désagrégé en utilisant deux méthodes différentes. L'étude montre que les incertitudes liées à la désagrégation sont importantes. L'incertitude au modèle d'impact est moindre, mais doit être prise en compte pour les extrêmes. Dans cette région les débits extrêmes et, parfois, moyens, augmenteront pendant la première moitié du XXIe siècle. A la fin du siècle le scénario indique une baisse des débits moyens décroisent et une stabilité des débits extrêmes, ce qui conduit à une augmentation de la variabilité
The SAFRAN-ISBA-MODCOU model is assessed and its physics are improved. The SAFRAN meteorological analysis is first validated in detail. The surface model ISBA is then modified to better describe the hydraulic conductivity in the soil. A strategy of calibration is defined and applied at the scale of France. The improved model is then used to assess the impacts of climate change in the Mediterranean region. A regional climate model is downscaled by two different methods. The study shows that the uncertainties related to the downscaling are important. Uncertainty related to the impact model is smaller, but must be taken into account for the extremes. In this region, the extremes of riverflows, and sometimes the means, will increase during the first half of the twenty-first century. At the end of the century, the scenario indicates a decline of the average of riverflows and the extremes will remain stable, leading to increased variability

Le modèle SAFRAN-ISBA-MODCOU est évalué et sa physique améliorée. L'analyse météorologique SAFRAN est tout d'abord validée en détail. Le modèle de surface ISBA est ensuite modifié pour mieux décrire la conductivité hydraulique dans le sol. Une stratégie de calibration est définie et appliquée à l'échelle de la France. Le modèle amélioré est finalement utilisé pour évaluer les impact du changement climatique en région méditerranéenne. Un scénario d'un modèle de climat régional est désagrégé en utilisant deux méthodes différentes. L'étude montre que les incertitudes liées à la désagrégation sont importantes. L'incertitude liée au modèle d'impact est moindre, mais doit être prise en compte pour les extrêmes. Dans cette région, les débits extrêmes, et parfois, moyens, augmenteront pendant la première moitiée du XXIème siécle. A la fin du siècle, le scénario indique une baisse des débits moyens et une stabilité des débits extrêmes, ce qui conduit à une augmentation de la variabilité.

L'etude, fondee sur des travaux au senegal, en cote d'ivoire et au burkina-faso, interesse les cultures annuelles de la zone tropicale ouest-africaine soumise a un risque eleve de deficit hydrique. On y met en evidence une grande variabilite du rendement et de l'effet des modes de gestion du sol rendant difficile le choix de nouveaux systemes de culture. Dans cette region, il faut pourtant promouvoir des innovations conduisant a une production durable, plus elevee et plus stable. Pour comprendre et spatialiser l'interet des modes de gestion du sol, il faut caracteriser des variables intermediaires explicatives du processus complexe liant la technique au rendement. Dans ce cadre, on a mis au point ou teste des outils d'analyse in situ des relations entre l'etat physique du sol modifie par des facteurs naturels ou anthropiques, et le fonctionnement hydrique des parcelles cultivees : i) un infiltrometre multidisques pour evaluer l'infiltrabilite du sol, ii) une methode d'evaluation de la densite de longueur racinaire (dlr) a partir d'une cartographie des impacts, iii) un modele d'estimation du volume de sol explore par la culture tenant compte de la dlr et de sa variabilite spatiale, iiii) un modele de bilan hydrique a la parcelle. Ces outils sont simples, portables, operationnels chez les agriculteurs tout en restant fondes scientifiquement. Ils ont permis une formalisation des relations entre etat physique du sol, racines et alimentation de la plante conduisant a l'elaboration du rendement. Le systeme racinaire a ici un role cle pour evaluer l'etat du sol et l'acces de la plante aux ressources. Il participe donc a un elargissement du concept de fertilite du sol incluant mieux ses composantes physiques et biologiques. L'influence fluctuante des modes de gestion du sol sur celui-ci et sur le rendement conduit a proposer un conseil de gestion du sol plus individualise. Les outils, modeles et schemas proposes, aspirent a faciliter cette evolution.

Les régions nordiques à pergélisol seront largement affectées par l'augmentation prévue des températures. Un nombre croissant d’infrastructures qui étaient autrefois construites avec confiance sur des sols gelés en permanence commencent déjà à montrer des signes de détérioration. Les processus engendrés par la dégradation du pergélisol peuvent causer des dommages importants aux infrastructures et entrainer des coûts élevés de réparation. En conséquence, le contexte climatique actuel commande que la planification des projets dans les régions nordiques s’effectue en tenant compte des impacts potentiels de la dégradation du pergélisol. Ce mémoire porte sur l’utilisation de systèmes d’information géographique (SIG) appliqués à l’évaluation du potentiel d’aménagement des territoires situés en milieu de pergélisol. En utilisant une approche SIG, l’objectif est d’élaborer une méthodologie permettant de produire des cartes d'évaluation des risques afin d’aider les collectivités nordiques à mieux planifier leur environnement bâti. Une analyse multi-échelle du paysage est nécessaire et doit inclure l'étude des dépôts de surface, la topographie, ainsi que les conditions du pergélisol, la végétation et les conditions de drainage. La complexité de l'ensemble des interactions qui façonnent le paysage est telle qu'il est pratiquement impossible de rendre compte de chacun d'eux ou de prévoir avec certitude la réponse du système suite à des perturbations. Ce mémoire présente aussi certaines limites liées à l’utilisation des SIG dans ce contexte spécifique et explore une méthode innovatrice permettant de quantifier l'incertitude dans les cartes d'évaluation des risques.
Northern regions underlain by permafrost will largely be affected by the projected increase in air temperature. A growing number of structures that were once built with great confidence on perennially frozen soils are already starting to show signs of deterioration. Processes caused by permafrost degradation can cause significant damages to infrastructure and require high costs of repair. The current climatic context therefore commands that the implementation of projects in permafrost regions follows a well-thought planning in order to account for the potential impacts of permafrost degradation. This thesis focuses on the use of geographic information systems (GIS) applied to the identification of the development potential of communities located in permafrost regions. Using a GIS approach, the goal is to develop a methodology to produce risk-assessment maps to help northern communities better plan their built environment. A multi-scale analysis of the landscape is necessary and should include the investigation of surficial deposits, topography, as well as permafrost, vegetation and drainage conditions. The complexity of all the interactions that shape the landscape is such that it is virtually impossible to account for all of them or to predict with certainty the response of the system following disturbances. This research also presents some of the limitations to the use of GIS in this specific context and explores an innovative method for quantifying uncertainty in risk-assessment maps.

Cette thèse examine les impacts sur la morphologie des tributaires du fleuve Saint-Laurent des changements dans leur débit et leur niveau de base engendrés par les changements climatiques prévus pour la période 2010–2099. Les tributaires sélectionnés (rivières Batiscan, Richelieu, Saint-Maurice, Saint-François et Yamachiche) ont été choisis en raison de leurs différences de taille, de débit et de contexte morphologique. Non seulement ces tributaires subissent-ils un régime hydrologique modifié en raison des changements climatiques, mais leur niveau de base (niveau d’eau du fleuve Saint-Laurent) sera aussi affecté. Le modèle morphodynamique en une dimension (1D) SEDROUT, à l’origine développé pour des rivières graveleuses en mode d’aggradation, a été adapté pour le contexte spécifique des tributaires des basses-terres du Saint-Laurent afin de simuler des rivières sablonneuses avec un débit quotidien variable et des fluctuations du niveau d’eau à l’aval. Un module pour simuler le partage des sédiments autour d’îles a aussi été ajouté au modèle. Le modèle ainsi amélioré (SEDROUT4-M), qui a été testé à l’aide de simulations à petite échelle et avec les conditions actuelles d’écoulement et de transport de sédiments dans quatre tributaires du fleuve Saint-Laurent, peut maintenant simuler une gamme de problèmes morphodynamiques de rivières. Les changements d’élévation du lit et d’apport en sédiments au fleuve Saint-Laurent pour la période 2010–2099 ont été simulés avec SEDROUT4-M pour les rivières Batiscan, Richelieu et Saint-François pour toutes les combinaisons de sept régimes hydrologiques (conditions actuelles et celles prédites par trois modèles de climat globaux (MCG) et deux scénarios de gaz à effet de serre) et de trois scénarios de changements du niveau de base du fleuve Saint-Laurent (aucun changement, baisse graduelle, baisse abrupte). Les impacts sur l’apport de sédiments et l’élévation du lit diffèrent entre les MCG et semblent reliés au statut des cours d’eau (selon qu’ils soient en état d’aggradation, de dégradation ou d’équilibre), ce qui illustre l’importance d’examiner plusieurs rivières avec différents modèles climatiques afin d’établir des tendances dans les effets des changements climatiques. Malgré le fait que le débit journalier moyen et le débit annuel moyen demeurent près de leur valeur actuelle dans les trois scénarios de MCG, des changements importants dans les taux de transport de sédiments simulés pour chaque tributaire sont observés. Ceci est dû à l’impact important de fortes crues plus fréquentes dans un climat futur de même qu’à l’arrivée plus hâtive de la crue printanière, ce qui résulte en une variabilité accrue dans les taux de transport en charge de fond. Certaines complications avec l’approche de modélisation en 1D pour représenter la géométrie complexe des rivières Saint-Maurice et Saint-François suggèrent qu’une approche bi-dimensionnelle (2D) devrait être sérieusement considérée afin de simuler de façon plus exacte la répartition des débits aux bifurcations autour des îles. La rivière Saint-François est utilisée comme étude de cas pour le modèle 2D H2D2, qui performe bien d’un point de vue hydraulique, mais qui requiert des ajustements pour être en mesure de pleinement simuler les ajustements morphologiques des cours d’eau.
This thesis investigates the impacts of climate-induced changes in discharge and base level on the morphology of Saint-Lawrence River tributaries for the period 2010–2099. The selected tributaries (Batiscan, Richelieu, Saint-Maurice, Saint-François and Yamachiche rivers) were chosen because of their differences in size, flow regime and morphological setting. Not only will these tributaries experience an altered hydrological regime as a consequence of climate change, but their base level (Saint-Lawrence River water level) will also change. A one-dimensional (1D) morphodynamic model (SEDROUT), originally developed for aggrading gravel-bed rivers, was adapted for the specific context of the Saint-Lawrence lowland tributaries in order to simulate sand-bed rivers with variable daily discharge and downstream water level fluctuations. A module to deal with sediment routing in channels with islands was also added to the model. The enhanced model (SEDROUT4-M), which was tested with small-scale simulations and present-day conditions in four tributaries of the Saint-Lawrence River, can now simulate a very wide range of river morphodynamic problems. Changes in bed elevation and bed-material delivery to the Saint-Lawrence River over the 2010–2099 period were simulated with SEDROUT4-M for the Batiscan, Richelieu and Saint-François rivers for all combinations of seven tributary hydrological regimes (present-day and those predicted using three global climate models (GCM) and two greenhouse gas emission scenarios) and three scenarios of how the base level provided by the Saint-Lawrence River will alter (no change, gradual decrease, step decrease). The effects on mean annual sediment delivery and bed elevation differ between GCM and seem to be related to whether the river is currently aggrading, degrading or in equilibrium, which highlights the importance of investigating several rivers using several climate models in order to determine trends in climate change impacts. Despite the fact that mean daily discharge and mean annual maximum discharge remain close to their current values in the three GCM scenarios for daily discharge, marked changes occur in the mean annual sediment transport rates in each simulated tributary. This is due to the important effect of more frequent large individual flood events under future climate as well as a shift of peak annual discharge from the spring towards the winter, which results in increased variability of bed-material transport rates. Some complications with the 1D modelling approach to capture the complex geometry of the Saint-Maurice and Saint-François rivers suggest that the use of a two-dimensional (2D) approach should be seriously considered to accurately simulate the discharge distribution at bifurcations around islands. The Saint-François River is used as a test case for the 2D model H2D2, which performs well from a hydraulics point of view but which needs to be adapted to fully simulate morphological adjustments in the channel.

En Asie centrale, la population est dépendante de grands fleuves alimentés par la fonte des neiges et des glaciers. La réduction de la cryosphère augure une moins grande saisonnalité des débits et un risque accru d’événements extrêmes (sécheresses et inondations). Plus que le changement climatique et la rareté physique de l’eau, le spectre de pénurie est surtout à mettre au compte d’une forte croissance démographique.