Dans un contexte de changement climatique, le fonctionnement de la biosphère continentale peut être durablement affecté par l’augmentation d’extrêmes climatiques, diminuant l’assimilation photosynthétique du carbone ou augmentant la respiration de l’écosystème. Quantifier le stockage de carbone par les écosystèmes et prédire leur sensibilité aux changements climatiques repose donc fortement sur notre capacité à diagnostiquer séparément les flux de photosynthèse et de respiration à différentes échelles. La productivité primaire brute (GPP) n’est cependant pas directement mesurable. Des approches indirectes ont été proposées pour estimer les flux bruts biosphériques (GPP et respiration), combinant différents traceurs et notamment les isotopologues stables du CO2 (13C et 18O), et, plus récemment, la mesure de l’oxysulfure de carbone dans l’atmosphère (COS). Dans ce contexte, mes travaux de thèse ont exploré deux approches. La première visant à utiliser les mesures isotopiques des cernes d’arbres et leur largeur, toutes liées aux variations de l’activité photosynthétique. Les variations interannuelles du flux de photosynthèse modélisées par un modèle de biosphère continentale ont ainsi pu être évaluées et comparées aux mesures in situ. La seconde visant utiliser les mesures atmosphériques de COS pour contraindre les estimations de GPP des modèles actuels de biosphère, en (1) établissant un nouveau bilan global des sources et puits de ce gaz, (2) optimisant les différents termes de sources et puits de COS et (3) estimant le potentiel de ce nouveau traceur pour valider/invalider les flux bruts de photosynthèse (GPP) simulés par les modèles actuels de biosphère continentale. / In the context of global climate change, the behavior of the terrestrial biosphere can be durably affected by the increased frequency and intensity of extreme climatic events, which can decrease the photosynthetic assimilation of carbon and/or increase the respiration rate of the ecosystems. Therefore, quantifying the carbon storage capacity of the ecosystems and predicting their sensitivity to climate changes strongly rely on our capacity to separately estimate the photosynthesis and respiration rates at different scales. The gross primary productivity (GPP) is however not directly measurable. Indirect approaches have been proposed to estimate the biospheric gross fluxes (GPP and respiration), combining for instance stable isotopologues of CO2 (13C and 18O), and, more recently, the measure of carbonyl sulfide (COS) concentrations in the atmosphere. In this context, my PhD work followed two complementary approaches. In the first approach, isotopic measurements and tree-ring widths were used, because both of them are linked to the photosynthetic activity. The inter-annual variations of the photosynthetic fluxes simulated with the ORCHIDEE continental biosphere model were evaluated and compared with in situ measurements. The second approach consisted in using atmospheric measurements of OCS concentrations and in exploring their potential to constrain the current estimates of the GPP in dynamic global vegetation models (DGVM), by (1) establishing a new global budget of sources and sinks of this gas, (2) optimizing the source and sink terms of this cycle and (3) estimating the potential of this new tracer to validate/invalidate the simulated GPP when using current DGVMs.

Suivre et comprendre l'évolution des deux principaux gaz à effet de serre anthropogéniques (CO2 et CH4) sont des enjeux majeurs pour les sciences du climat. L'augmentation du nombre et de la diversité des observations (en surface, mesures aéroportées, satellitaires) ainsi que l'amélioration des modèles de chimie-transports atmosphériques ont contribué à développer notre compréhension des cycles biogéochimiques associés à ces gaz. Néanmoins, les observations précises le long de la verticale sont encore très limitées. Elles deviennent pourtant indispensables, d'une part, pour approfondir nos connaissances dans le transport de CO2et CH4, d'autre part, pour évaluer les colonnes totales ou partielles mesurées par satellites. Dans cette thèse, nous présentons un instrument innovant appelé "AirCore" permettant d'échantillonner l'air en continu le long d'une colonne atmosphérique lors d'une descente depuis haute altitude. Différents AirCores donnant accès à différentes résolutions verticales ont été développés au LMD et déployés avec succès lors des campagnes ballons Strato-Sciences 2014, 2015 et 2016 du CNES. Les profils verticaux de AirCores ont permis de valider les estimations de colonnes partielles de CH4 réalisées avec l'instrument IASI/Metop. Des comparaisons ont été menées avec des profils troposphériques obtenus lors de campagnes aéroportées (HIPPO), ou avec des profils issus de modèles de transports (LMDz, TM5) ou de prévisions (CAMS). Les résultats ont démontré l'importance d'une bonne caractérisation de la stratosphère pour les activités de calibration/validation des mesures satellites et, plus généralement, l'étude des gaz à effet de serre. / Monitoring and understanding the evolution of the two most important anthropogenic greenhouse gases(carbon dioxide (CO2) and methane (CH4)) are some of the major challenges in climate science. Over the past decades,the increased availability and diversity of observations (surface networks, aircraft campaigns, satellite observations)and the improvement of atmospheric transport models has allowed to increase our understanding of biogeochemicalcycles of CO2 and CH4. Nevertheless, precise vertical observations are still very rare. However, these become crucialto both properly characterize the vertical transport of the gases, as well as to fully evaluate total or partial columnsof gases retrieved from space observations.In this thesis, we present an innovative instrument called “AirCore” allowing to collect a continuous air samplealong an atmospheric column while descending from high altitude. The analysis of CO2 and CH4 mole fractions inthe collected sample combined with the measurements of an ambient parameters (Pressure, temperature...) allows toretrieve vertical profiles from the surface up to 30 km. Initially invented at NOAA, several new AirCores giving accessto various vertical resolutions have been developed at LMD and flown with success during the CNES Strato-Sciences2014, 2015, and 2016 balloon campaigns. Excellent agreement was found between profiles acquired with differentAirCores during the same flights demonstrating the repeatability of the measurements and allowing to validate thecalculation of the vertical resolution. Comparisons with measurements from independent laser diode spectrometersflown on the same gondola have confirmed that AirCore profiles capture the vertical variability of CO2 and CH4.The vertical profiles retrieved from AirCores have been allowed to validate the CH4 partial columns retrieved fromIASI/Metop at LMD and revealed that the information on the full atmospheric column is required. Comparisons havebeen performed with tropospheric profiles obtained during aircraft campaigns (HIPPO) as well as vertical profilesextracted from atmospheric transport models (LMDz,TM5) and forecast systems (CAMS). Results demonstrated theimportance of a good characterization of the stratosphere for satellite

Cette thèse s’inscrit dans le cadre théorique très général de la sécurité des systèmes complexes. Son terrain d’application est la marine marchande. L’objectif de cette recherche est double : 1. Investiguer la gestion du risque d’abordage grâce à une démarche systémique s’intéressant à la fois aux conditions de l’échec et à celles du succès. 2. Explorer les liens entre les trois concepts liés à la sécurité que sont la Culture de sécurité, le Système de Management de la Sécurité et la Résilience. La culture de sécurité constitue un sous-ensemble de la culture organisationnelle globale. Elle se compose d’un ensemble de valeurs, de croyances, d’attitudes, de normes et de pratiques concernant la sécurité. Partagé par les membres d’une organisation, cet ensemble influence directement les comportements mis en oeuvre dans le cadre du travail. Dans le cadre de cette thèse, nous avons tout d’abord réalisé une analyse du domaine de travail du système du transport maritime, ainsi, qu’une étude des cas d’abordage entre navires répertoriés par le MAIB (Marine Accident Investigation Branch). Ces analyses ont permis, respectivement, d’identifier les barrières de défense du système et de mettre en évidence les principales causes à l’origine des accidents. Les études suivantes ont cherché à appréhender la culture de sécurité d’un armement réputé sûr, grâce à un couplage de méthodes qualitatives et quantitatives. L’analyse du système de management de l’armement a démontré que celui-ci était performant. Il s’appuie sur un solide système de retour d’expérience et se montre participatif. Une enquête portant sur le climat de sécurité a été menée auprès de plusieurs équipages, à l’aide d’un questionnaire inspiré de celui de Håvold. Elle montre qu’une grande majorité des opérateurs adhère à une culture de sécurité positive, bien que les scores soient significativement influencés par la fonction et par le niveau hiérarchique des répondants. Enfin, l’analyse de l’activité des chefs de quart en passerelle a mis en évidence des mécanismes de gestion diachronique et synchronique des risques externes (i.e. Risque de collision). Les résultats de ces différentes études conduisent à discuter de l’articulation entre Culture de Sécurité, Résilience et Système de Management de la Sécurité. La proposition d’un modèle tridimensionnel de la sécurité montre que la Culture de Sécurité semble en effet agir comme le médiateur des deux autres concepts. Elle permettrait également au système de conserver une importante part de sécurité gérée, malgré la forte composante de sécurité réglée liée aux contraintes réglementaires importantes du secteur. / This thesis belongs in the general theoretical area of the safety of complex systems. Its field of application is the merchant navy. Its object is twofold: 1. To investigate the management of collision risks by a systemic approach which takes into account both factors leading to failure and those leading to success; and, 2. To explore the links between three concepts of safety : Safety culture, Safety Management Systems and Resilience. Safety culture is a subset of the overall organizational culture. It consists of a set of values, beliefs, attitudes, norms and practices concerning safety. Shared by members of an organization, this directly influences behaviour at work. The first step in the research was to study the marine transportation system and collisions between merchant vessels listed by the United Kingdom’s Marine Accident Investigation Branch (MAIB), focussing on two areas: the safety barriers system and the main failures leading to accidents. Qualitative and quantitative methods were then applied to gain an understanding of the safety culture of a shipping company with a good safety record. Analysis of this company’s management system showed it to be effective: it was built on a strong reporting system and seemed to be participatory. A survey of the safety climate was conducted with several crews, using a questionnaire inspired by Håvold’s questionnaire. This showed that a large majority of the company’s personnel had a positive safety culture, although the scores were significantly influenced by the duty and the hierarchical level of individual respondents. Finally, the activities of bridge watchkeeping officers were studied to identify diachronic and synchronic mechanisms implemented to manage the collision risk. The results of these studies enable a discussion of the relationship between Safety Culture, Resilience and Safety Management System. A proposal for a generic three-dimensional safety model shows that Safety Culture seems to act as the mediator of the other two concepts. Safety Culture would also allow the system to maintain a significant portion of “managed safety”, complementing a strong element of “prescribed safety” flowing from regulation.

L’urbanisation engendre, par l’imperméabilisation des surfaces et la présence de bâtiments, une modification locale du climat et, plus spécifiquement, le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU). Ce phénomène se traduit par l’augmentation de la température en ville la nuit. Lors des vagues de chaleur ce phénomène peut causer un inconfort voire une surmortalité. Dans le contexte du changement climatique et d’une dynamique démographique importante, la thèse est réalisée sur le territoire de Rennes Métropole. Au cours de cette thèse, plusieurs objectifs sont poursuivis. Dans un premier temps, l’étude porte sur l’analyse de la variabilité spatiale de l’ICU selon l’occupation du sol et des formes urbaines. Afin d’observer ce phénomène sur le territoire de Rennes Métropole, plusieurs réseaux de mesuressont mis en place. Le premier réseau concerne l’échelle de l’agglomération avec 22 stations météorologiques. Le second réseau est établi à l’échelle intra-urbaine avec l’installation de 20 capteurs de température. Enfin, le troisième réseau de mesures vise à observer la variabilité de l’ICU au sein de deux quartiers rennais et d’une petite ville, Vezin-le-Coquet. Dans un second temps, des modèles de spatialisation de l’ICU sont construits à l’échelle de l’agglomération, puis, à l’échelle intra-urbaine. Ces modèles permettent de réaliser des cartes de l’ICU pour ces deux échelles emboitées. Dans un troisième temps, l’analyse temporelle est établie par la relation entre les types de temps et l’ICU. Cette analyse permet de construire un modèle de prévision de l’ICU quotidien. A partir de ce modèle, l’ICU quotidien est projeté par les sorties régionalisées des modèles du changement climatique. Plusieurs outils d’aide à la décision sont proposés à partir des modèles développés de l’ICU. L’exposition de l’agglomération rennaise au changement climatique est évaluée à partir des cartes de l’ICU et de plusieurs indices projetés par les sorties régionalisées des modèles du changement climatique / Urban development, characterized by the presence of buildings and impervious surfaces, modify the local climate and in particular, enhance the urban heat island (UHI). This phenomenon raises temperatures in cities at night, which could cause discomfort and over-mortality during heat waves. In the context of climate change and important population dynamics, this thesis is carried out in the Rennes Metropolitan area (in Brittany). Firstly, this thesis focuses on the spatial analysis of UHI variability according to land use and urban forms. To observe UHI in the Rennes Metropolitan area, a network of multiple measurement types were implemented at various scale. 1) a network of 22 permanents weather stations located in urban/rural sites; 2) a network of 20 temperature sensors placed in intra-urban area; and 3) a network of temperature measurements in two neighborhoods of Rennes and a small town, Vezin-le-Coquet. Secondly, spatial models of UHI were designed in this thesis at both the urban agglomeration and intra-urban scale. This multi-scale approach produced UHI map for these nesting-scales. Thirdly, this thesis determined the temporal variability of UHI by looking at the interaction between weather types and UHI. This analysis produced a statistical model of daily UHI magnitude according to meteorological observations. This model combined with data from downscaled climate change scenarios provided future projections of UHI. Lastly, this study deals with tools for town planning to prevent intensive UHI. UHI maps and downscaled climate change scenarios defined the risk assessment in the Rennes Metropolitan area

L’Afrique de l'Ouest est sujette à une variabilité climatique importante et elle connaît une longue période de sécheresse depuis les années 1970 dont l’impact sur les ressources en eau souterraine reste peu étudié. La présente étude porte sur le bassin versant du Kou au Burkina Faso qui abrite une grande réserve d’eau souterraine à l’origine de sources exceptionnelles. Cette ressource, essentielle pour les besoins de la population, présente pourtant des signes d'épuisement qui soulèvent une question essentielle : quelle est la part du climat et celle des prélèvements dans l’épuisement de cette ressource ? Pour répondre à cette question, nous avons utilisé des méthodes d’analyse statistique et la modélisation hydrogéologique. Les méthodes statistiques ont été appliquées aux chroniques de données climatiques, hydrométriques et piézométriques. Elles ont permis de décrire la réponse des eaux souterraines aux forçages du climat et d’identifier les facteurs explicatifs du comportement de la nappe. La modélisation hydrogéologique a pallié certaines limites de ces méthodes statistiques par une meilleure prise en compte de l’hétérogénéité spatiale de l’aquifère. Elle a en particulier montré que les pompages ont un impact significatif sur la ressource en eau. En somme, les déficits de précipitation, combinés aux pompages en croissance continue, mettent en péril la ressource. La gestion de cette dernière dans une perspective durable devrait donc revêtir une attention particulière. / West Africa is prone to critical climate variability and since the 1970s has been experiencing a long period of drought whose impact on groundwater resources is little studied. This study focuses on the Kou catchment in Burkina Faso which holds a large groundwater resource that lies at the root of exceptional springs. This resource, essential to fulfill the populations’ needs, shows signs of depletion that raises a critical question: what is the share of climate and that of withdrawals in the depletion of the resource? To answer this question, we used statistical analysis methods and hydrogeological modeling. The statistical methods were applied to climatic, hydrometric and groundwater level time series to describe the groundwater’s response to climate forcing and to identify explanatory factors of the groundwater’s behaviour. The hydrogeological modeling overcame some of the statistical methods limitations by better heeding the spatial heterogeneity of the aquifer’s characteristics. Particularly, it revealed that pumping have significant impact on the resource. To sum up, rainfall deficits combined with growing pumping endanger the resource. Hence, sustainable management of the resource should be a critical issue to pay attention to.

Le changement climatique au cours de l’Holocène est un événement majeur, qui a bien influencé sur le développement d’activité de subsistance. Cette interaction entre l’Homme et son environnement a pu être aperçu par l’analyse de la faune de quatre gisements étendus chronologiquement du Capsien au Néolithique. Les gisements BH et SHM1, reflètent une vie fondée sur la chasse, la pêche et la collecte des escargots terrestres. Les gisements les plus récents sont ceux K.Ag et DK, traduisent le passage à une activité de production manifesté par l’élevage des ovicaprins, sans exclure l’apport de la chasse et de la pêche dans l’alimentation des occupants. Les bovidés ont été toujours la source principale dans leur apport alimentaire, mais avec une dominance de mouflon à manchettes à BH, de l’antilope bubale à SHM1 et des Caprini domestiques dans les deux gisements néolithiques (K.Ag et DK). La présence des Caprini domestiques était antérieure à celle des bovins. La fréquence du mouton par rapport à la chèvre était observée dans les deux sites néolithiques.L’étude archéozoologique illustre une faible présence des parties squelettiques les plus nutritives suite à une forte intensité anthropique, dans tous les sites. La richesse spécifique ainsi que la variabilité spécifique est à l’origine de la nature du climat ainsi qu’à la position géographique du site. / Climate change during the Holocene is a major event. It had a great influence on the development of the movement of subsistence. This interaction between human being and his environment may be seen by the analysis of faunal remains of four deposits chronologically extended from Caspian to Neolithic.Both BH and SHM1 deposits, reflect a way of life based on hunting, fishing and the collection of land snails. The most recent deposits, are of K.Ag and DK, translates the move to an activity of production shown by the goat breeding, without excluding the contribution of hunting and fishing of the occupants’ food supply.The Bovids has been always the main source of their own food intake, but with the dominance of the barbary sheep in BH, the hartebeest to SHM1 and domestic goats within the two Neolithic deposits (K.Ag and DK).The presence of the local ovicaprids preceded the cattle. The frequency of sheep versus goats was observed within the two Neolithic sites.The Archeozoologic study illustrates a weak presence of the most nutritious skeletal elements after a strong intensive anthropic in all sites. The Specific richness as well as the specific variable is the origin of the climatic nature even the geographic position of the site.

Cette thèse porte sur la modélisation économique des politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Nous explorons, avec un modèle hybride, les conséquences du passage d'une économie du changement climatique sous tendue par une vision exogène du progrès technique à un cadre où il est induit par l'ensemble des signaux économiques. Les résultats soulignent les risques de bifurcation vers des trajectoires de référence très intensives en carbone. Les scénarios avec politiques climatiques démontrent l'existence d'un écart entre l'optimisme qui était attaché à l'induction du progrès technique par les politiques climatiques et les résultats que nous obtenons. Cette thèse propose enfin de concevoir les politiques climatiques plus comme une articulation de mesures spécifiques que comme le déploiement d'un unique signal prix. Nous démontrons qu'une mise en cohérence des politiques d'infrastructures de transport avec l'objectif climatique permet de réduire fortement son coût / This thesis concerns the economic modelling of the politics of reduction of greenhouse gas emissions. We explore, with a hybrid model, the consequences of the passage of an economy of the climate change under tightened by an exogenous vision of the technical progress at a frame where it is led by all the economic signals. The results underline the risks of fork towards very intensive reference trajectories in carbon. The scenarios with climatic politicsdemonstrate the existence of a gap enter the optimism which was attached to the induction of the technical progress by the climatic politics and the results which we obtain. This thesis suggests finally conceiving the climatic politics more as a joint of specific measures than as

Le changement climatique et le phénomène d'Ilot de Chaleur Urbain - ICU sont quelques effets de l'action humaine sur le milieu. Les conséquences de ce phénomène sont perçus non seulement en termes d'économie - consommation énergétique, mais aussi directement sur le confort des habitants. Dans le contexte des villes tropicales, où les citoyens sont exposés à une forte chaleur, le confort thermique devrait être considéré comme une priorité dans l'élaboration des politiques d'aménagement et conception des espaces extérieurs. Nous avons étudié ce phénomène à travers un cas concret, la ville de Barranquilla, qui répond non seulement à la condition tropicale, mais qui exprime la réalité et les conflits de l'Amérique Latine et de la Colombie. A travers notre étude, nous avons confirmé la relation entre le microclimat et la forme urbaine ; nous avons aussi caractérisé cette relation et fait une contribution à l'enrichissement de l'état de l'art. Mais nous avons également mis en évidence le lien qui peut exister entre les conditions de confort dans les espaces extérieurs et les conditions socio-économiques de la population dans les villes, qui comme Barranquilla, sont marquées par la ségrégation sociale et la fragmentation spatiale. Enfin, nous avons conclu que la meilleure façon d'intégrer des aspects climatiques à la conception urbaine, c'est d'inclure ces connaissances sous forme de principes dans la formation du concepteur urbain. Dans cette optique, nous proposons d'orienter la réflexion vers la création d'une pédagogie plus active basée sur la sensibilité des acteurs et sur le travail collectif et collaboratif. / Climate change and Urban Heat Island (UHI) phenomena are some of the effects of human activity. The consequences of UHI are perceived not only in terms of economic (energy) costs, but also in terms of thermal comfort for inhabitants. In the context of tropical cities, where citizens are exposed to extreme heat, thermal comfort should be considered a policy priority in the design of public space.We have studied the phenomenon of thermal comfort through the case of Barranquilla, a city which not only meets the tropical conditions but also shows us the peculiar conflict and reality of Latin America and Colombia. In our study, we confirmed the relationship between microclimate and urban form; we also characterized this relationship and contributed to enrich the state of the art. In this study we put into evidence the connection between thermal comfort conditions in outdoor public spaces and socio-economic conditions of people in cities marked by social segregation and spatial fragmentation, such as Barranquilla.Finally, this study concludes that the best way to incorporate thermal comfort into urban design and planning is not through design strategies but through the assimilation of principles. Thus, we propose a new pedagogy based on sensitivity to the thermal environment and on collective efforts to enrich the practice of urban design and to develop a symbiosis with climate considerations that seems to have faded at some point in the history of urban development.

Le bassin méditerranéen est sujet à de nombreuses sources d'aérosols présentant une variabilité spatio-temporelle élevée. Ces aérosols interagissent de manière directe avec les rayonnements solaire et thermique, et de manière indirecte avec les nuages et la dynamique atmosphérique. Ils peuvent donc avoir un impact important sur le climat de cette région. Ce travail de thèse, à la frontière entre les projets HyMeX et ChArMEx, considère une approche par la modélisation régionale couplée pour répondre aux questions des interactions aérosols-rayonnement-nuages par rapport à la variabilité climatique de la région méditerranéenne. Afin de mieux caractériser les aérosols méditerranéens, une nouvelle climatologie mensuelle et interannuelle d'épaisseur optique a été développée à partir d'une combinaison de produits satellites et de modèles. Ce jeu de données, disponible pour tous les modèles régionaux de climat en Méditerranée sur la période 1979-2012, a été mis au point dans le but d'obtenir la meilleure estimation possible du contenu atmosphérique en aérosols pour les cinq types considérés (sulfates, carbone suie et organique, poussières désertiques et sels marins). Des ensembles de simulations réalisées sur la période 2003-2009 avec et sans aérosols montrent un impact majeur sur le climat régional. Cet impact se caractérise par un forçage radiatif négatif en surface (dû à la diffusion et l'absorption du rayonnement solaire incident) de -15 W.m−2 en moyenne annuelle sur la mer Méditerranée, par un refroidissement induit en surface à la fois sur mer et sur terre de l'ordre de 0.5◦C en moyenne annuelle, par une diminution moyenne des précipitations ainsi que par des changements de nébulosité. Le cycle saisonnier et les structures spatiales du climat méditerranéen sont ainsi significativement modifiés, ainsi que certaines situations spécifiques comme la canicule de juillet 2006 qui a été renforcée par la présence d'aérosols désertiques. Le rôle essentiel de la température de surface de la mer Méditerranée dans la réponse du climat aux aérosols est mis en évidence, et permet de comprendre les modifications induites des flux air-mer (notamment la diminution de la perte en chaleur latente) et ses conséquences sur le climat régional. La convection océanique en mer Méditerranée est également renforcée par la présence d'aérosols. En outre, on démontre que la diminution des aérosols anthropiques observée depuis plus de trente ans a contribué significativement aux tendances climatiques de rayonnement (représentant 81 ± 15 % de l'éclaircissement) et de température (représentant 23 ± 5 % du réchauffement) observées en Europe et en Méditerranée. D'autre part, un schéma interactif d'aérosols a été mis en place dans le modèle atmosphérique ALADIN-Climat afin de pouvoir comprendre les processus liés aux aérosols à l'échelle quotidienne. On montre ici la capacité de ce schéma de simuler de manière réaliste les aérosols présents en Méditerranée, notamment dans le cas des intrusions de poussières désertiques observées pendant la campagne de mesures ChArMEx/TRAQA. Un exercice d'intercomparaison avec d'autres modèles intégrant les aérosols désertiques confirme la performance du nouveau schéma. De plus, utiliser un schéma prognostique d'aérosols au lieu d'une climatologie mensuelle permet de mieux reproduire les variations quotidiennes et en particulier les extrêmes de rayonnement et de température en surface. Cela induit aussi une modification du climat moyen, dans la mesure où les variations des aérosols et de leurs effets dépendent des régimes de temps et de la nébulosité. Cette thèse conclut ainsi à la nécessité pour les systèmes climatiques de modélisation régionale en Méditerranée de bien prendre en compte les effets radiatifs des aérosols et leur variabilité spatiotemporelle, y compris à haute fréquence. / The Mediterranean basin is affected by numerous and various aerosols which have a high spatiotemporal variability. These aerosols directly interact with solar and thermal radiation, and indirectly with clouds and atmospheric dynamics. Therefore they can have an important impact on the regional climate. This work, located at the boundary between the ChArMEx and HyMeX programs, considers a coupled regional modeling approach in order to address the questions of the aerosol-radiation-cloud interactions with regards to the climate variability over the Mediterranean. In order to improve the characterization of Mediterranean aerosols, a new interannual monthly climatology of aerosol optical depth has been developed from a blended product based on both satellitederived and model-simulated datasets. This dataset, available for every regional climate model over the Mediterranean for the 1979-2012 period, has been built to obtain the best possible estimate of the atmospheric aerosol content for the five species at stake (sulfate, black carbon, organic matter, desert dust and sea salt particles). Simulation ensembles, which have been carried out over the 2003-2009 period with and without aerosols, show a major impact on the regional climate. This impact is characterized by a negative surface radiative forcing (due to the absorption and the scattering of the solar incident radiation) of -15 W.m−2 on annual average over the Mediterranean Sea, an induced surface cooling both over land and sea of about -0.5◦C on annual average, a decrease in precipitation as well as cloud cover changes. The seasonal cycle and the spatial patterns of the Mediterranean climate are significantly modified, as well as some specific situations such as the heat wave in July 2006 strengthened by the presence of desert dust particles. The essential role of the Mediterranean sea surface temperature is highlighted, and enables to understand the induced changes on air-sea fluxes (notably the decrease in the latent heat loss) and the consequences on regional climate. Oceanic convection is also strengthened by aerosols. In addition, the decrease in anthropogenic aerosols observed for more than thirty years is shown to significantly contribute to the observed Euro-Mediterranean climatic trends in terms of surface radiation (representing 81 ± 15 % of the brightening) and temperature (representing 23 ± 5 % of the warming). Besides, an interactive aerosol scheme has been developed in the atmospheric model ALADINClimate in order to better understand aerosol processes at the daily scale. This scheme shows its ability to represent correctly the aerosol patterns over the Mediterranean, especially with regards to dust outbreaks that were measured during the ChArMEx/TRAQA field campaign. An intercomparison exercise with several dust models confirms the performance of the new scheme. Moreover, the use of a prognostic aerosol scheme instead of a monthly climatology enables to better reproduce the daily variations of surface radiation and temperature and related extremes. This also leads to changes in the mean climate, insofar as aerosol variations and their effects depend on weather regimes and cloud cover. Finally this study concludes with the need for regional climate system models over the Mediterranean to take into account the radiative aerosol effects and their spatio-temporal variability, including at high frequency. The impacts of these radiative effects on numerous parameters (radiation, temperature, humidity, ocean-atmosphere fluxes, oceanic circulation, etc.) are indeed shown and understood at different space and time scales (daily variability, seasonal cycle, climate trends, spatial structures). This work has also shown the importance of the coupling between the atmosphere and the Mediterranean Sea for aerosol-climate studies in this region.

L'objectif de cette thèse est l'étude de la plasticité phénotypique du sapin pectiné à l'aide de l'approche architecturale. Ces travaux se placent dans le contexte plus large de compréhension du développement des plantes pérennes en lien avec leur environnement et l'impact des changements climatiques en région méditerranéenne. Pour mener à bien ces objectifs, des études ont été menées ex-situ en conditions contrôlées (gradient d'ombrage et de disponibilité en eau) et in-situ au Mont Ventoux (gradient d'ombrage et altitudinal). Ces études ont consisté en l'analyse de la variabilité de différents traits architecturaux, généralement mesurés à l'échelle de la pousse annuelle, en lien avec l'architecture et l'environnement. Ces études ont permis de caractériser quantitativement le développement du sapin jusqu'à l'expression durable de la sexualité et de quantifier la réponse plastique à l'environnement lumineux, hydrique et climatique. Enfin, ce travail a permis d'approfondir le concept de plasticité architecturale et ses implications. / The aim of this work is to assess silver fir phenotypic plasticity with an architectural approach. This work take place in the context of understanding perennial plant development linked with their environment and the context of climate change in the Mediterranean region.For this, ex-situ (shading and watering treatments) and in-situ (shading and elevation gradients) studies were performed. They consist of the study of architectural traits variability, mainly measured at annual shoot scale, linked with plant architecture and environment.The results are the quantification of silver firs development up to reproductive tree and the quantification of plastic responses to light and hydric environment and climate. The concept of architectural plasticity and it consequences was also discussed.