Cette thèse analyse la variabilité des surcotes et des niveaux marins extrêmes dans le Golfe du Lion et les conditions atmosphériques associées à différentes échelles spatio-temporelles de 1905 à 2100. Les analyses se basent sur les données marégraphiques à quatre stations (Port-Vendres, Sète, Grau-de-la-Dent et Marseille), les vents à chacune de ces stations et les champs de pression observés au cours du 20ème siècle et simulés au 21ème siècle, par ARPEGE-climat, selon deux scénarios de changement climatique (A2 et B2). Les séries marégraphiques au pas de temps horaire du Grau de la Dent, Sète et Port-Vendres ont été numérisées et validées sur la période commune 1986-1995 grâce au logiciel NUNIEAU. La série quotidienne des hauteurs d'eau mesurées au Grau de la Dent à 6h TU et les moyennes mensuelles à Marseille ont été utilisées afin d'étudier la variabilité depuis 1905.<br /><br />Les surcotes extrêmes (> 40 cm) sont des événements d'échelle régionale dans le Golfe du Lion, c'est-à-dire qu'elles s'y produisent pratiquement simultanément avec une amplitude similaire. Elles sont principalement forcées par des vents de secteur sud à sud-est, générés par un fort gradient barométrique zonal entre une dépression située entre l'Espagne et les Iles Britanniques et des hautes pressions localisées sur l'Europe centrale. A l'échelle des types de temps (~ 30 millions de km2) et de l'ensemble du domaine centré sur l'Atlantique Nord, les surcotes sont principalement associées à « Greenland Above » (GA), « Blocking » (BL) et à la phase négative de l'Oscillation Nord-Atlantique (ONA), c'est-à-dire lorsque la circulation zonale au dessus de l'Atlantique Nord est décalée au sud de sa trajectoire habituelle. Des surcotes locales peuvent toutefois apparaître par flux de N à NW en fonction de l'orientation de la côte, comme à Port-Vendres et Marseille. <br /><br />A l'échelle du 20ème siècle, la hausse des niveaux marins extrêmes au Grau-de-la-Dent (+ 0.31 mm/an) est associée à la remontée du niveau marin moyen (+ 0.20 mm/an) à laquelle se superpose l'élévation des surcotes (+ 0.12 mm/an), liée à l'augmentation de la fréquence des vents de sud à sud-est dans le Golfe du Lion. Paradoxalement, la fréquence des jours « GA » reste stationnaire au 20ème siècle et la phase moyenne de l'ONA montre une nette déviation positive dans la seconde moitié du 20ème siècle. Cependant, à partir des années 1960, des modifications atmosphériques (augmentation de la pression sur l'Europe Centrale lors des jours « GA » et décalage vers l'est des principaux centres d'action de l'ONA) ont augmenté la probabilité d'occurrence des vents de sud et sud-est et des surcotes dans le Golfe du Lion, durant les phases négatives de l'ONA et les jours « GA ». <br /><br />Au 21ème siècle, la hauteur et la fréquence des surcotes dans le Golfe du Lion restent stationnaires dans les scénarios A2 et B2. Mais des surcotes vont se superposer à un niveau marin moyen inéluctablement croissant. A la fin du 21ème siècle, la fréquence des niveaux marins érosifs dans le Golfe du Lion (> 40 cm NGF) pourrait dépasser 20% de l'hiver dans la scénario B2 et 30% dans le scénario A2, selon les projections basses de la remontée du niveau marin moyen. Selon les projections hautes, le niveau aujourd'hui centennal (> 1 m NGF) pourrait se produire plusieurs fois par hiver dans A2 et B2.