Letteratura scientifica selezionata sul tema "Changements climatiques – Rhin (cours d'eau)"

Le projet MOSARH21 a réalisé une évaluation des effets du changement climatique anthropique sur les débits des affluents français du Rhin grâce à des projections climatiques récentes (expérience CMIP5). La démarche s'appuie sur deux modèles hydrologiques, GRSD et LARSIM, utilisés conjointement avec un ensemble de projections climatiques désagrégées. Les effets sont quantifiés à l'aide de divers indicateurs relatifs aux régimes des cours d'eau, aux crues et aux étiages. Les projections hydrologiques indiquent que les débits moyens interannuels seraient en légère augmentation, celle-ci pouvant même devenir importante pour le scénario radiatif RCP 8.5 (scénario le plus pessimiste en termes de réchauffement climatique). L'aléa de crue devrait s'intensifier dans un futur proche (2021–2050). En revanche, dans un futur lointain (2071–2100), l'évolution des indicateurs de crue est incertaine, les projections hydrologiques étant divergentes. Les débits d'étiages diminueraient dans un futur proche. Leur évolution pour la fin du siècle est plus incertaine, allant de la baisse drastique à une augmentation sensible selon le scénario choisi. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus dans le cadre d'études d'impact antérieures réalisées dans la partie française du bassin du Rhin. Compte tenu des différences méthodologiques et des résultats obtenus, on peut conclure que la base de connaissances actualisée produite dans le cadre du projet MOSARH21 valide les tendances des études précédentes.

Abstract. Le système Chari-Logone est principal cours d'eau drainant l'Extrême-Nord du Cameroun. À l'image des autres parties du bassin versant de ce cours d'eau, cette région a connu plusieurs inondations catastrophiques. Cet article examine la dynamique des extrêmes hydrologiques du Logone et du Chari à travers les stations de Bongor et N'Djamena en prenant en compte le contexte des changements climatiques et l'occurrence des risques hydro-climatiques. Les analyses portent essentiellement sur les données journalières maximum (Qmax) et minimum (Qmin) sur la période 1960–2015. Les logiciels XLStat et ChronoStat ont permis de calculer un ensemble d'indices. Il en ressort que les Qmax présentent une rupture en 1971 aux deux stations marquant la fin de la période humide. Les Qmin de Bongor ont connu deux ruptures successives en 1994 et en 2007. Les Qmin de N'Djamena par contre ont connu une rupture en 1986. Le coefficient de tarissement est globalement faible (0,020/jour en moyenne). L'occurrence des inondations catastrophiques est très contrastée, car seulement 30 % s'inscrivent dans les années excédentaires. Cela témoigne du rôle important que jouent les autres facteurs de construction du risque comme la pédologie, la pluviométrie et la vulnérabilité socioéconomique.

RÉSUMÉ À partir d'une photographie aérienne verticale, remarquable par les anomalies qu'elle fait apparaître dans le tracé du réseau hydrographique, on peut retracer les principales étapes de l'évolution du piémont andin dans le désert du Nord du Chili pendant le Cénozoïque supérieur : 1) puissante accumulation volcano-détritique au Miocène inférieur et moyen, conséquence du soulèvement des Andes à la fin de l'Oligocène; 2) glaciplanation au Miocène supérieur; 3) incision des cours d'eau, perturbée par des mouvements tectoniques importants au Pliocène; 4) changements climatiques, caractérisés par des atténuations passagères de l'aridité, à l'origine de différentes générations de dépôts détritiques au Pliocène et au Quaternaire.

Résumé Les recherches récentes sur les séquences tardiglaciaires et holocènes du bassin de la Somme sont basées sur des transects de vallée complétés par les données provenant de l'étude de nombreux profils archéologiques. La confrontation des données stratigraphiques et des résultats des études bioclimatiques débouche sur un schéma global d'évolution des vallées du bassin de la Somme entre la fin du Pléniglaciaire weichsélien et le milieu de l'Holocène. Cette évolution se caractérise par d'importants changements de la morphologie et de la sédimentation fluviatile en relation avec les modifications climatiques. La première modification majeure se situe à la limite Pléniglaciaire supérieur - Tardiglaciaire (13 000 BP) où la réponse des cours d'eau à l'amélioration climatique se traduit par une incision importante des dépôts weichséliens et le passage d'un système de chenaux en tresses à un système fluviatile de transition à multiples chenaux stables. Les premiers dépôts organiques qui remplissent ces chenaux sont datés de l'interstade de Bölling. Au cours de l'Allerød, on observe le dépôt de limons organiques en relation avec un système à large chenal unique à méandres. La fin du Tardiglaciaire se manifeste ensuite par la mise en place dans l'ensemble de la vallée d'un remplissage de limons calcaires attribués au Dryas récent. Ces dépôts de décantation sont alimentés par le débordement périodique d'un chenal unique à méandres. Une seconde phase d'incision majeure, dans un chenal unique à méandres, marque le début de l'Holocène vers 10 000 BP. Ensuite, entre le Préboréal et le milieu de l'Atlantique, l'ensemble de la vallée est progressivement colmaté par une tourbière bordée par de petits chenaux latéraux où se déposent des limons organiques. Enfin, une dernière phase d'incision, dont l'origine climatique n'est pas évidente, apparaît au sein de l'Atlantique entre 6000 et 5500 BP environ. Cette dernière modification importante du régime fluviatile est suivie par le dépôt de limons organiques lités dans un large chenal unique à méandres, et le développement massif des tufs.

Ce travail de thèse s'est intéressé à la modélisation de l'aquifère alluvial du fossé rhénan supérieur, un hydrosystème de grande importance régionale, situé dans la partie franco-allemande du bassin du Rhin. Cet aquifère est caractérisé par des interactions nappes-rivières très importantes, qui sont encore relativement mal quantifiées du fait des fortes variations spatiales et temporelles qui les affectent. La modélisation hydrogéologique réalisée avec le logiciel MODCOU s'étend à la fois sur la plaine alluviale, et les bassins versants montagneux caractérisés par de fortes précipitations et des écoulements de subsurface vers la nappe alluviale du Rhin. La sensibilité du modèle à plusieurs paramètres hydrodynamiques a été testée, et la comparaison des simulations avec les observations piézométriques et hydrométriques grâce à des méthodes statistiques a permis d'estimer que l'infiltration des rivières représente plus des trois quarts de la recharge de la nappe. L'impact du changement climatique sur le fonctionnement de ce bassin a ensuite été estimé en prenant en compte plusieurs modèles de circulation générale, scénarios d'émission de gaz à effet de serre (SRES), et jeux de paramètres hydrodynamiques. Les projections climatiques utilisées conduisent à une assez forte dispersion des réponses en termes de débits et de piézométrie. Cependant, on constate une diminution généralisée de la recharge de la nappe, qui s'accentue à l'horizon 2100. L'évolution de la saisonnalité des écoulements est assez homogène pour l'ensemble des projections. L'analyse des incertitudes indique que la variance associée aux paramètres hydrodynamiques est assez faible, les principales sources d'incertitudes provenant des modèles de climat et des scénarios d'émission de gaz à effet de serre.

Pour préciser l’architecture du système turbiditique du Congo (marge Ouest-Africaine, Atlantique Sud-Est), et les variations climatiques et paléocéanographiques de la zone au cours du dernier million d’années, on a étudié les variations de la productivité des diatomées sur deux carottes de référence, KZAI-02 et RZCS-26, prélevées respectivement à 248 et 800 Kms de l’embouchure du fleuve. Cette étude est intégrée au projet REPREZAÏ, REtrogradation/PRogradation dans l’Eventail du ZAÏre, Les périodes de forte productivité diatomique sont observées vers le milieu du stade MIS6, le MIS 5d, et durant le MIS 3, liées à l’apport de nutriments, notamment la silice dissoute, par le fleuve. Les faibles taux d’accumulation en diatomées sont enregistrés au début et à la fin du MIS 6, le MIS 5e, le début du MIS 4 et l’Holocène, quand la charge terrigène dans les eaux de surface empêche la mise en place d’une forte productivité. Au large il faut un apport conséquent de silice dissoute via les décharges du fleuve, et une faible consommation de ce nutriment en amont, pour avoir une forte productivité. L’intensification des conditions d’upwelling océanique favorise la productivité diatomique. L’abondance des diatomées d’estuaires saumâtres coïncide avec l’augmentation de l’influence des décharges fluviatiles vers ~230 ka BP, période de mise en place de l’édifice axial du système turbiditique du Congo. Deux études exploratoires ont été menées en complément: L’étude de la variabilité morphométrique de l’espèce Fragilariopsis doliolus qui montre une variation importante de la surface valvaire au cours du Quaternaire ; l’étude des isotopes de la silice qui s’est avérée complexe, à cause du mélange important de silice biogénique et lithogénique dans nos échantillons
To precise the evolution of the Congo deep sea fan (western African margin, eastern tropical South Atlantic), and the paleoclimatic and paleoceanographic conditions of the zone during the last million years, variations of diatom productivity have been studied on two reference cores, KZAI-02 and RZCS-26, located respectively at 240 and 800 Kms of the Congo river mouth. This study is part of the REPREZAI project, REtrogradation/PRogradation in the ZAÏre deep-sea fan. High diatom accumulation rates were registered during the mid-part of MIS 6, the cold substage MIS 5d and the MIS 3-2, sustained essentially via nutrients, including dissolved silica, injected by the Congo River into the ocean. Low diatom accumulation rates were recorded during the early and late MIS 6, the MIS 5e, the early MIS 4 and the Holocene, when the terrigenous load in surface waters prevent a strong productivity. Further offshore, a substantial dissolved silica input by the discharges of the Congo river, but also a low consumption of this nutrient upstream, are required to have a strong productivity. The intensification of oceanic upwelling conditions also favors the siliceous productivity. The increasing influence of fluvial discharges, marked by a greater abundance of brackish diatoms off the mouth, corresponds fairly well to the establishment of the axial edifice of the Congo deep sea fan around ~ 230 ka BP. Two exploratory studies were conducted in complement: The study of morphometric variability of the diatom species Fragilariopsis doliolus, that highlighted important variation of the valvar surface during the Quaternary; the study of the silica isotopes that proved to be complex, because of important mix of biogenic and lithogenic silica in the samples

Depuis de nombreuses années, le Gouvernement canadien collige différentes observations sur la glace lacustre, marine et de rivière. La Base de données canadienne sur la glace (BDCG) fût réalisée afin de regrouper toutes les données concernant les différentes caractéristiques de la glace au Canada. La BDCG est constituée de 63 546 observations in situ des conditions de glace de 757 sites, et ce, depuis 1822. Un échantillon de 28 sites nordiques, extraits de la BDCG, a été analysé dans le but d’identifier les relations statistiques possibles entre les variations de température de l’air de surface et les dates de formation/fonte de la glace de lac dans le Nord du Canada. Le comportement de la glace de lac s’avère être un bon indicateur de variabilité climatique pour une région donnée, mais une relation statistique plus significative a été constatée pour les lacs continentaux par rapport aux lacs côtiers.

L'un des défis pour les modèles hydrologiques utilisés pour simuler les effets du changement climatique sur les cours d’eau est d'être suffisamment robuste pour être performant dans des conditions climatiques variées. Cependant, les modèles actuels manquent généralement de robustesse. Les causes sont encore incertaines et potentiellement multiples (calage, données, structures). Cette thèse présente une recherche de solutions pour améliorer la robustesse des modèles hydrologiques, à travers plusieurs diagnostics menés sur un grand échantillon de bassins versants. Après une étape d’identification des changements climatiques les plus défavorables aux modèles, une comparaison de différentes méthodes de calage a abouti au constat que le choix de la fonction objectif avait une influence faible mais non négligeable sur la robustesse des modèles. Un choix adapté de la formulation de l'évaporation potentielle est également un facteur d'amélioration, bien que les résultats soient assez hétérogènes sur l'échantillon d'étude. Une méthodologie de diagnostic des lacunes structurelles des modèles hydrologiques, fondée sur une analyse des compétitions entre les performances, a ensuite été proposée et appliquée au modèle GR4J. Deux défauts majeurs ont ainsi pu être identifiés dans la structure du modèle, limitant sa capacité à se montrer robuste pour la simulation simultanée de plusieurs gammes d'écoulement. Une tentative de modification via l'ajout d'un paramètre au modèle s'est révélée encourageante. Malgré la modestie des progrès auxquels ils ont abouti, nous espérons que ces travaux pourront susciter de futurs développements de la structure des modèles hydrologiques
Among the many challenges that climate change poses, the ability of hydrological models to adequately perform over a large range of climatic conditions is key its impacts on the regime of rivers. However, modern hydrological models still lack of robustness. The causes are yet uncertain and may be manifold: (calibration, measurement errors, model structure). This thesis aims at identifying solutions for model improvement by a series of diagnoses conducted on a large catchment set. After a study of the types of climatic changes challenging model robustness the most, we set up a comparison of different calibration methods. It revealed that the choice of the optimized objective function had a significant impact on model robustness. The way potential evaporation is computed also influences model robustness, although our comparison of a few potential evaporation models show rather heterogeneous results across the catchment set. A method specifically designed to diagnose structural weaknesses impacting model robustness, based on an analysis of performance trade-offs in a multi-objective framework, was then proposed and applied to the GR4J model. A couple of major structural deficiencies was identified. These deficiencies likely prevent the model from providing robust simulations in different streamflow ranges simultaneously. An attempt to modify the structure of GR4J yielded to an encouraging yet modest improvement of its performance. Despite the light enhancement of hydrological model robustness achieved in this work, it may pave the way to further advances toward model structural development

Les grands bassins versants d'échelle continentale, comme le Mississippi, intègrent la réponse hydrologique aux changements climatiques et environnementaux (fluctuations du climat, précipitations, débits, flux sédimentaires) à de larges échelles spatiales et temporelles, mais également les modifications du milieu physique d'origine anthropique (changements d’occupation des sols, aménagements. . . ), ce qui rend parfois difficile l'identification des liens entre la variabilité hydrologique et la variabilité climatique. Les principaux objectifs de ce travail sont de déterminer et de quantifier les relations entre la variabilité hydrologique et les fluctuations du climat (précipitations régionalisées, indices climatiques) à l'échelle du bassin versant du Mississippi et de ses principaux sous-bassins ; via l'utilisation de méthodes d'analyses spectrales adaptées à l'étude des processus instationnaires (analyse en ondelettes continues, analyse de la cohérence par ondelettes). La variabilité hydrologique du Mississippi et de ses principaux affluents est structurée par plusieurs modes de variabilité, s'exprimant de l'échelle annuelle aux échelles inter-annuelle (2-4 ans, 3-6 ans, 5-8 ans), décennale (8-16 ans, 12-16 ans) et à plus long terme (22 ans, 22-26 ans). Ces modes de variabilité sont fortement similaires à ceux observés dans les précipitations (avec une cohérence moyenne de 77% à 89% selon les sous-bassins), et opèrent aux mêmes échelles de temps que la variabilité des principales fluctuations du climat affectant la région (ENSO, PDO, AMO, NAO, NAM et PNA), préalablement identifiés et synthétisés par une méthodologie similaire. La variabilité des débits du bassin versant du Mississippi se trouve influencée par un ensemble de téléconnections (cohérence de 63% à 66% en moyenne avec l'ensemble des indices climatiques), opérant toutefois à différentes échelles spatiales et temporelles, et qui évoluent au cours du temps (relations à divers degrés suivant les différentes échelles de temps, le mode de variabilité du climat mis en jeu et le sous-bassin versant considéré). De plus, la variabilité hydrologique du Mississippi et de ses principaux affluents s'inscrit plus largement dans le cadre d'une rupture majeure du système climatique et des systèmes hydrologiques à l'échelle globale observée vers 1970, qui se traduit notamment par une augmentation et une plus forte variabilité des débits, ainsi que des changements de la composition spectrale des paramètres hydrologiques et climatiques. En ce sens, la construction d'un indice "hydro-climatique unifié" à été proposée en reprenant l'ensemble des caractéristiques globales du système climatique et celles plus spécifiques à l'échelle régionale (échelle des sous bassins versants). Enfin, même si la majorité des paramètres hydrologiques se trouve apparemment très fortement liée par les paramètres climatiques, d'autres facteurs, comme les modifications du milieu physique (occupation des sols, aménagements. . . ), peuvent avoir une influence non-négligeable sur l’évolution de certains paramètres hydrologiques (hauts et bas débits), mais qui serait beaucoup plus localisée dans le temps et l'espace (i. E. , elle ne serait pas associée à l'existence d'oscillations dans l'hydrologie). A l'exception des flux hydrosédimentaires, marqués par de profonds changements qui ont pu être reliés aux aménagements du bassin versant et quantifiés par une méthodologie de modélisation spectrale (diminution des flux de sédiments en suspension exportés à l'exutoire d’environ 2,25. 108 t. An-1 sur la période 1950-1975), ces influences apparaissent spatialement localisées, et restent difficiles à caractériser. Outre leurs faibles contributions, ceci provient également du fait que ces modifications du milieu physique agissent simultanément avec d'autres facteurs pouvant modifier la réponse hydrologique, comme les changements observés dans le climat, qui reste le facteur principal des changements observés
Great River watersheds, as the Mississippi River in North America, integrate climate and environmental changes (climate fluctuations, precipitations, streamflow, sediment loads) at near-continent scale, as well as anthropogenic changes in physical environment (land uses, river management. . . ) in their hydrologic response, which makes sometimes difficult the identification of linkages between hydrological and climate variability. The main objectives of this work is to determine and quantify the relationships between hydrological variability and climate fluctuations (regionalized precipitations, climate indices) of the Mississippi River and its main tributaries, using spectral approaches adapted to (the study of non-stationary processes (continuous wavelet transform, wavelet coherence). Hydrological variability of the Mississippi River and its main tributaries is structured by several scales of variability, from annual to inter-annual (2-4y, 3-6y, 5-8y), decadal (8-16y, 12-16y) and multi-decadal scales (22y, 22-26y). These modes of streamflow variability are very similar to those observed in regionalized precipitations (mean coherency is estimated from 77% to 89% according to the sub-watershed), and operates at same time-scales variability of the main climate fluctuations affecting this region (ENSO, PDO, AMO, NAO, NAM et PNA), preliminary identified and synthesized using an similar methodology. Streamflow variability of the Mississippi River watershed appears influenced by several teleconnections (mean coherency of 63% to 66% with all climate indices), which operate at different spatial and temporal scales and change across time. Furthermore and not surprisingly, the hydrological variability of the Mississippi River and its main tributaries appears to be closely linked to a major shift in the climate system – as well as many other hydrosystems around the world – observed at global scale around 1970. This change would result in an increase in both streamflow mean and variance, as highlighted by changes in the spectral content of climate and hydrological parameters. In this way, a so-called "hydro-climatic" index was proposed in order to resume all those characteristics of the climate system that would imprint the typical scales of variability detected in the hydrological processes analyzed according to each sub-watershed. Finally, even if the majority of hydrological parameters appears strongly affected by climate parameters, others factors such as changes in physical environment (land use, river management. . . ) could also significantly influence hydrological parameters (e. G. Low and high streamflow). We could detect such human-induced changes in the variability of suspended sediment loads and show that it involved a decrease in suspended sediment loads up to 2,25. 108 metric t. Y-1 between 1950 and 1975 using a spectral modelling approach. However, the influence of these physical environmental changes in hydrology would be associated to trends or to very localized changes in space and time, rather than associated to the existence of oscillations in hydrological parameters as we could detect them. We then conclude that, despite the potential strong influence of environmental changes, climate fluctuations remain the main factor involved in the observed hydrological changes

L'étude des flux souterrains à l'échelle régionale / continentale englobe des problématiques majeures de l'hydrogéologie telles que le partitionnement entre nappes et rivières, les chemins et les temps de transfert des circulations souterraines, ainsi que l'impact et la vulnérabilité d'un pompage. Les flux souterrains résultent d'une combinaison complexe de facteurs climatiques, topographiques et géologiques. Dans les aquifères de socle, les structures hétérogènes d'altération de subsurface et de fracturation tectonique ont un impact particulier. Nous abordons cette thématique sous l'hypothèse de contraintes stationnaires. Notre approche repose sur la modélisation numérique des écoulements poreux à surface libre qui permet d'étudier les interactions de la nappe avec la topographie, déterminantes de l'organisation des écoulements. Basée sur un schéma d'adaptation locale de la méthode des volumes finis, une méthode numérique de résolution performante de ce problème fortement non linéaire a été développée. Dans le cadre d'un bassin "élémentaire" représentatif d'un bassin hydrogéologique de premier ordre idéalisé, une étude adimensionnelle des paramètres de contrôle des écoulements a été menée. Les résultats forment une base pertinente pour l'étude de systèmes plus complexes. Dans des configurations plus réalistes et représentatives des aquifères de socle, les principaux mécanismes régissant les écoulements souterrains sous contrainte de la recharge et d'un pompage sont mis en évidence. Ces derniers résultats ont abouti à la formulation d'un modèle conceptuel adapté à la problématique de l'influence du pompage sur les zones de décharge naturelles de l'aquifère.

Dans un contexte de variabilité climatique et de multiplication des usages de l'eau, la compréhension et la prévision de la variabilité des débits des cours d'eau est aujourd'hui un enjeu majeur pour améliorer la gestion des ressources en eau à l'échelle des bassins versants. En France, le bassin versant de la Durance (Alpes du Sud), lieu de multiples usages de l'eau (hydroélectricité, agriculture, alimentation en eau potable, loisirs), fait l'objet d'une attention particulière en ce qui concerne les impacts du changement climatique qui pourraient être importants du fait de sa situation géographique et de son régime partiellement nival, et remettre en question les équilibres en place permettant le partage de la ressource. Dans l'optique d'une meilleure anticipation de la variabilité hydrologique d'un bassin versant, bien connaître le passé est une étape fondamentale permettant à la fois une meilleure connaissance du fonctionnement hydrologique du bassin et une mise en perspective des projections hydro-climatiques futures. Cette thèse a pour objectif et résultat principal de faire progresser l'état des connaissances sur la variabilité hydrologique du bassin de la Durance à l'échelle du dernier siècle. Deux axes principaux ont été développés pour remplir cet objectif. Une première étape a été la recherche et la mise au jour d'un ensemble de longues séries hydrométriques concernant la Durance et ses affluents, permettant d'élever à 11 le nombre de séries centenaires de débits journaliers aujourd'hui disponibles sur ce bassin. Les nombreux documents accompagnant les données retrouvées nous ont par ailleurs permis de retracer, pour une partie de ces séries, l'évolution des méthodes utilisées pour les construire. Un processus de simulation des méthodes anciennes à partir de données horaires disponibles sur la période récente nous a permis de quantifier l'incertitude associée à ces méthodes et de mettre en évidence des biais importants causés par celles-ci sur certaines portions de séries. Une méthode de correction a été proposée et appliquée à plusieurs séries. Le deuxième axe de notre travail a consisté en la reconstitution de séries hydrologiques en différents points du bassin. À cette fin, nous avons présenté et appliqué une méthode originale appelée ANATEM de reconstitution de séries climatiques à l'échelle du bassin versant à partir de données climatiques de grande échelle (champs de pressions atmosphériques), combinées à des informations plus régionales (séries de précipitations ou de températures observées). Les séries climatiques ainsi reconstituées ont ensuite été utilisées en entrée d'un modèle hydrologique pour construire des séries de débits. Ce processus nous a permis d'obtenir une vingtaine de séries hydrologiques couvrant la période 1884-2010 sur le bassin de la Durance. La comparaison des reconstitutions hydro-climatiques avec les longues séries de débits observés aujourd'hui disponibles a permis de valider la chaîne de reconstitution sur une période de plus d'un siècle. Les séries observées et reconstituées illustrent finalement la variabilité hydrologique du bassin de la Durance qui se caractérise par une alternance de périodes sèches et humides à l'échelle de la décennie, ainsi que par une légère tendance à la baisse des débits. Ces longues séries de l'hydrologie du passé permettront de mettre en perspective les études prospectives sur les ressources en eau disponibles à l'échelle du siècle prochain
Understanding and predicting hydrological variability is becoming a major issue to improve water resources management at the watershed scale, as climate variability and multipurpose use of water increase stress on the available resources. In France, the Durance watershed (South part of the Alps) is both characterised by numerous water-related activities such as hydropower, irrigation, water supply, tourism, and by a wide range of meteorological contexts ranging from mountainous to dry Mediterranean watersheds. As a consequence, this watershed appears as very sensitive to observed and projected climate variability, with an impact on water resources sufficient to question the current balance between users. In order to better forecast the Durance watershed hydrological variability, tracing back its past evolution is an essential step. Indeed, historical knowledge provides a better understanding of how the watershed works, and put into perspective hydro meteorological projections for the next century. The main goal of this Ph.D. thesis is then to improve our knowledge of the hydrological variability of the Durance watershed over the last century. Two main themes have been developed.The first step focused on historical research, bringing to light 11 centennial time-series of daily streamflow on the Durance watershed. Those data were quite well documented, allowing us to follow the evolution of the methods used to construct some of those time-series. Based on recent streamflow time-series, a simulation process allowed us to quantify the uncertainty associated to the methods used in the past, and to highlight the significant biases they carried on some periods of time. A correction process was then developed, leading to the partial revision of some of the time-series. A second step involved reconstructing hydrological time-series at different points of the watershed. An original method, called ANATEM, has been introduced and exhaustively applied to rebuild climatological time-series at the watershed scale. This method is based on the use of large scale climatological variables (atmospheric pressure fields) combined with regional scale observations (observed precipitation or air temperature). Those reconstructed climatological time-series were then prescribed in a rainfall-runoff model, allowing the computation of hydrological simulations on the 1884-2010 period. The comparison of the simulated data with our 11 centennial observed time series allowed us to validate our hydro-climatological reconstruction chain over more than a century. Finally, the observed and simulated time-series illustrate the climatological and hydrological variability of the Durance watershed. This variability is characterised by the succession of alternatively dry and humid periods lasting for ten to fifteen years, and by a slight trend to streamflow decrease. These long-term hydrological time-series will then put into perspective future investigations on water resources available over the next century

Le bassin versant de la Durance assure 10% de la production hydroélectrique française, et alimente en eau potable de nombreuses villes du pourtour méditerranéen. Sa partie alpine contribue à près de la moitié des débits à sa confluence avec le Rhône. Connaître les impacts du changement climatique sur l’hydrologie de la Durance présente donc un enjeu de taille pour l’avenir de la population provençale. A cette fin, les modèles hydrologiques sont devenus des outils indispensables. Cependant, le manteau neigeux, de par sa forte variabilité spatiale, est particulièrement difficile à modéliser. Une attention particulière a été portée à la compréhension des processus nivaux, dominants dans la partie amont du bassin, et à leur représentation dans le modèle de surface continentale CLSM. L'analyse de mesures d’extension et de hauteur du manteau neigeux nous a amenés à modifier le schéma de neige de CLSM, en introduisant une hystérésis dans la relation entre ces deux variables. Nous avons ensuite évalué le potentiel devenir sous changement climatique de l’hydrosystème. Les résultats des simulations de CLSM, réalisées à l’aide de 330 scénarios climatiques, ont été confrontés à ceux de cinq autres modèles hydrologiques. Tous s'accordent sur une baisse significative des débits annuels, avec des modifications du régime hydrologique différentes selon les zones. L’incertitude reste importante sur la magnitude des changements de débits, principalement due aux scénarios climatiques. La part d’incertitude associée aux modèles hydrologiques varie selon les saisons, mettant en évidence une plus grande difficulté à représenter les processus nivaux et ceux liés à l’évapotranspiration
The Durance watershed, located in the French Alps, generates 10% of French hydropower and provides drinking water to about 3 million people. The upstream part of this catchment, where snowfall accounts for more than 50% of the precipitation, is responsible for almost half of the total runoff whereas it accounts for only 25% of the area. To assess the impacts of climate change on the water resources, hydrological models are now commonly used. The snow cover is, however, difficult to simulate because it is highly variable in both space and time. Therefore, special attention has been given to understanding the snow processes in this alpine environment, and to their representation in a land surface model, the CLSM. The analysis of snow-cover extent and height observations has lead us to modify the snow scheme of the CLSM, by introducing a hysteresis in the snow depletion curve. Then, we quantified the possible evolution of the Durance hydrosystem using 330 climate change scenarios. The results of the CLSM are compared with those of five other hydrological models. All models are in agreement in predicting a significant reduction of discharge with some different modifications of the hydrological regime depending on the different zones of the catchment. Uncertainties remain important concerning the magnitude of discharge changes, mainly due to the climatic scenarios. The uncertainty related to hydrological modelling is indeed low but varies depending on the season. This highlights some of the difficulties in using hydrological models to correctly represent snow processes and evapotranspiration processes especially under water stress