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Bonnet, Rémy. Variations du cycle hydrologique continental en France des années 1850 à aujourd'hui

Bonnet, Rémy (2018). Variations du cycle hydrologique continental en France des années 1850 à aujourd'hui.

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Résumé en francais

Les objectifs de cette thèse sont de caractériser l'évolution du cycle hydrologique continental en France au cours des 150 dernières années, ainsi que d'étudier les mécanismes hydrologiques et climatiques en jeu. Les observations de débits des rivières françaises disponibles sur un siècle ou plus sont rares. Pour la quasi-totalité des autres variables du cycle hydrologique continental, des séries aussi longues sont inexistantes. Pour pallier ces lacunes observationnelles, le recours à la simulation numérique est utilisé. Dans une première partie, des reconstructions hydrométéorologiques développées sur la France au 20ème siècle sont analysées. Ces reconstructions sont basées sur une nouvelle approche, combinant les résultats d'une méthode de descente d'échelle statistique appliquée à des réanalyses atmosphériques longues et des observations locales mensuelles de précipitations et de température, pour obtenir les forçages météorologiques nécessaires au modèle hydrologique à base physique utilisé. L'évaluation de cette méthode montre que l'utilisation d'observation locale améliore de manière notable la représentation des variations multi-décennales ainsi que des tendances des précipitations et de la température, et, in fine, des débits. L'analyse de ces reconstructions montre que les variations multi-décennales des débits observés sont principalement d'origine climatique, et non dues à des influences anthropiques non-climatiques, comme la présence de barrage, ou à des inhomogénéités temporelles dans les séries observées. D'autres variables du cycle hydrologique, comme l'évapotranspiration, l'humidité des sols ou encore le manteau neigeux, présentent également de fortes variations aux échelles de temps multi-décennales. En fonction de la région, la persistance en été d'anomalies printanières d'humidité des sols ou du manteau neigeux, induites par des anomalies de précipitations et de température au printemps, explique une grande partie des variations multi-décennales des débits en été. À partir de la nouvelle réanalyse atmosphérique NOAA 20CRv2c, disponible depuis les années 1850, une nouvelle reconstruction hydrométéorologique est développée sur le bassin de la Seine dans une seconde partie. Pour cela, une nouvelle approche est développée, basée sur la contrainte des résultats d'une méthode de descente d'échelle appliquée aux 56 membres de cette réanalyse par des observations locales de précipitations et de température au pas de temps journalier puis mensuel. Cette nouvelle approche permet d'améliorer la représentation des précipitations et des températures journalières, ainsi qu'à des pas de temps plus long. Les évènements hydrologiques extrêmes comme les crues et les sécheresses sont bien mieux représentées qu'avec une méthode de descente d'échelle seule, ou une contrainte mensuelle uniquement. L'étude de cette reconstruction développée sur la Seine permet de confirmer les résultats obtenus sur la France sur une période de 50 ans plus longue, ce qui renforce la confiance en ces résultats. De plus, ces variations multi-décennales des débits moyens influencent également les évènements extrêmes hydrologiques. Ces analyses montrent également que les nappes jouent un rôle important dans la variabilité multi-décennale des débits sur les quatre saisons sur la Seine. La variabilité multi-décennale des précipitations en hiver et au printemps module la recharge des nappes, contrôlant ainsi les échanges d'eau des nappes vers les rivières. Le rôle des nappes dans les variations multi-décennales des débits est le plus important en été et en automne. Enfin, l'étude des mécanismes climatiques à l'origine des variations multi-décennales des précipitations au printemps indique qu'elles sont pilotées par des fluctuations multidécennales de la circulation atmosphérique de grande échelle. Ces fluctuations de la circulation atmosphérique semblent modulées par la température de surface de l'océan de l'Atlantique Nord, ainsi que du Pacifique Nord.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Terray, Laurent
Boé, Julien
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS)
Mots-clés libres :Cycle hydrologique - Variabilité climatique - Reconstruction hydrométéorologique - Modélisation hydrologique - Descente d'échelle statistique
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :05 Sep 2019 13:44