Le travail présenté ici est le résultat d'une recherche sur les modalités de la karstification, menée sur des systèmes aquifères soumis à un environnement de moyenne montagne, et principalement alimentés par les précipitations. Cette caractéristique est essentielle à préciser, car la presque totalité de l'eau qui les alimente transite par la zone non saturée (ou zone d'infiltration). Il en résulte que la partie consacrée à l'étude du contexte climatique occupe une place importante dans ce travail. Elle aurait pu être réduite s'il s'était agit de systèmes alimentés exclusivement par des pertes de cours d'eau superficiel, la connaissance du régime hydrologique et des caractéristiques chimiques de ce dernier suffisant alors à maîtriser les entrées des systèmes. Il n'en va pas ainsi des systèmes étudiés, où la dynamique de l'infiltration est intégralement soumise aux variations des paramètres climatiques. Le reste de ce mémoire est consacré à l'étude semi-intensive d'un système choisi pour ses facilités d'accès et sa relative simplicité d'organisation permettant notamment un contrôle satisfaisant des apports hydriques (précipitations) et des sorties (débits écoulés) au prix d'un équipement minimum. Les enseignements tirés des observations accumulées à l'exutoire de ce système ont permis l'extension de l'étude à une douzaine d'autres systèmes dont la structure géologique et la situation géographique sont variées. L'étagement en altitude est une des variables les plus intéressantes présentées par ces systèmes puisqu'elle se corrèle parfaitement avec les paramètres climatiques essentiels que sont la température de l'air et la pluviosité, l'un contrôlant la production du CO2 biologique à la partie supérieure de la zone non saturée, l'autre son entraînement vers la zone saturée,à travers la précédente.

La convection joue un rôle important dans le cycle de l'eau et de l'énergie des régions tropicales. Cette thèse s'intéresse à l'étude des systèmes convectifs dans les moussons africaines et indiennes par l'utilisation des observations issues de satellites météorologiques. Dans un premier temps, un nouvel algorithme appelé TOOCAN fondé sur une segmentation de l'imagerie IR en 3 dimensions (image+temps) a été développé dans le but de suivre de manière objective et automatique les systèmes convectifs. Cette nouvelle technique améliore la caractérisation de l'évolution du bouclier nuageux associé aux systèmes convectifs au cours de leur cycle de vie. Des composites des structures précipitantes au cours du cycle de vie du système nuageux organisé sont alors construits en fusionnant les données des satellites géostationnaires avec des estimations de précipitation issues des mesures micro-ondes à bord des satellites défilant. Ces techniques ont été appliquées aux données IR des satellites METEOSAT et aux données micro-ondes du satellite TRMM sur plusieurs saisons de mousson (JJAS 2002-2004) en Afrique de l'ouest et en Inde. Les résultats montrent que l'évolution temporelle de la nébulosité froide des systèmes convectifs est symétrique, avec une phase de croissance et de décroissance sur l'ensemble de la région d'étude. Il est aussi montré que les paramètres contraignants de ce modèle conceptuel de cycle de vie du nuage convectif sont fortement corrélés entre eux diminuant ainsi le nombre de degré de liberté du problème. L'utilisation de la méthode de fusion de données, permet de décrire l'évolution de la fraction précipitante et de la fraction convective au sein du système convectif. Ainsi, le cycle de vie des systèmes convectifs peuvent être décrits par trois phases : initiation, mature et dissipation. Ce schéma est robuste sur toute la région d'étude et les facteurs d'échelles de ce modèle idéalisé indiquent des spécificités régionales complexes.

Proposant une approche méthodologique fondée sur la sémiologie des indices et la sémiotique narrative, notre travail doctoral sous convention CIFRE pour EDF R&D s’attache à comprendre le fonctionnement structural et narratif des représentations du changement climatique dans différentes sphères sociales en France. Partant du caractère scientifique de l’Objet de recherche, l’étude s’intéresse aux discours forgés par les climatologues, la presse de vulgarisation scientifique, trois titres de la presse quotidienne nationale et les discours profanes au travers d’entretiens collectifs, selon une temporalité commune, de novembre 2009 à mars 2010. La « Une » des quotidiens et des magazines de vulgarisation scientifique est alors considérée comme un marqueur social et historique fort, capable de construire les représentations relatives au changement climatique. Le corpus de presse d’information fonde les représentations tant du phénomène climatique que des événements médiatiques qui lui donnent une existence. Le recours à la sémiotique narrative permet une comparaison de corpus de natures différentes, afin de prendre la mesure de la circulation entre les différentes sphères sociales visitées. L’objectif étant une compréhension globale des représentations climatiques, permettant une réflexion sur les mythes dont nos sociétés se nourrissent pour se construire, et sur le possible ré-enchantement de ces mythes. / This doctoral research, conducted through a CIFRE agreement with EDF R&D, aims to understand the structural and narrative organization of climate change representations through four different social spheres in France. First considered as a scientific topic, climate change representations are analysed throughout climate scientists and profane discourses, but also throughout documents such as science popularization magazines and three French newspapers, which of the front pages are considered as a social and historical tracer, particularly during the period running from November 2009 to March 2010. Informative press corpus enables to construct representations of global warming and of the media events that participate to their media life. The use of narrative semiotic methodology allows a comparative study through the different corpuses, in order to spot out the hypothetical circulation of these representations. The eventual aim is a global understanding of climate representations, opening the way for a consideration of the different myths as a basement of our societies, willing to reinvent themselves through new social and cultural myths.

A travers l’exemple du froid en Hollande au XVIIe siècle, nous souhaitons montrer que la géographie culturelle a sa place dans les études géoclimatologiques. Cette thèse tisse alors des ponts entre plusieurs champs de la géographie (climatologie, géographie historique, géographie culturelle…) et de l’histoire (histoire du climat, histoire de l’art…). Le XVIIe siècle s’inscrit dans une période climatique marquée par un rafraîchissement global des températures : le petit âge glaciaire (1300 à 1850 environ). En analysant des peintures hollandaises hivernales et des sources écrites avec le regard du géoclimatologue, plusieurs questions se posent. Pourquoi à une certaine période (le Siècle d’or allant de 1600 à 1672 environ) et dans un territoire bien précis (les Pays-Bas), des peintres ont-ils donné ses lettres de noblesse au froid ? Quels éléments météorologiques sont représentés ou non-représentés ? Que disent les sources écrites sur le climat de l’époque où les tableaux ont été peints ? Quelle imagerie du froid est-elle créée et que sous-tend cette imagerie ? Les résultats de recherche montrent que les artistes ont été parfois directement inspirés par certains hivers rudes. Le premier paysage d’hiver hollandais d’Avercamp est daté de 1608, hiver particulièrement rigoureux. Ensuite, la mode des paysages d’hiver perdure et les peintres ne représentent qu’un seul type de temps d’hiver alors même que les sources écrites témoignent de la variabilité du climat à plusieurs échelles de temps. Une imagerie de l’hiver a été créée. Elle participe de la construction identitaire de cette jeune nation que sont les Pays-Bas au XVIIe siècle. / This Ph.D dissertation aims at showing that cultural geography is relevant for geoclimatological studies. At the crossroad of many subfields in geography (climatology, historical geography, cultural geography…) and in history (history of climate, history of art…), it focuses on cold weather and its representations in the Netherlands during the XVIIth century. This period takes place during the Little Ice Age (c. 1300-1850), a limited climatic period, characterized by a cooling of the temperatures in Europe. The analysis of Dutch paintings and written sources with a geoclimatologist’s view point raises many questions. Why did the painters give their letters of nobility to the cold in this period (the Golden Age, c. 1600-1672) and in this bounded territory (the Netherlands) ? What meteorological elements are being represented? Which ones are missing? What pieces of information do the written sources give on the climate at the time the paintings were made? What imagery of the cold was thus created and what do the images stressed? The results of that research show that the artists were at times directly inspired by some rigorous winters. The first winter landscape by Avercamp is painted in 1608, a severe winter. Then, the vogue for winter landscapes continues. However, the painters represent just one type of meteorological condition in winter, whereas the narrative sources reveal the variability of the climate in different time scales. Nevertheless, an imagery of winter was created. It is said to be part of the identity construction process of the Netherlands, an upcoming nation in the XVIIth century.

La région Caraïbe est régulièrement survolée par des masses d'air chargées en poussières désertiquesd'origines saharienne et sub-saharienne. Pour quatre îles de l'arc antillais : Porto Rico, Guadeloupe, Martinique etBarbade; nous avons évalué l'origine de la pollution particulaire et son impact sur la qualité de l'air, en effectuant uneétude statistique des évènements de poussière qui s'appuie sur les réseaux de mesure de qualité de l'air implantés surchacune des îles, sur le réseau international de mesures photométriques AERONET et sur les données deradiosondages réalisés localement. La première étape de notre travail, a visé à définir ce que l'on pouvait qualifier« d'épisode de poussières désertiques» dans notre région en établissant des critères utilisant le jeu de données dontnous disposions. Deuxièmement, nous avons réalisé une étude climatologique des évènements poussiéreux dans laCaraïbe au cours de la dernière décennie (2006-2016). Le troisième axe de la thèse repose sur la caractérisation de lataille des particules afin de mettre en relief les effets du transport à longue distance. Nous avons clôturé notre étudepar la description de la structure verticale de l'atmosphère de la zone tropicale en situation de « brumes de poussièredésertique » afin d'observer les effets thermodynamiques des aérosols minéraux sur la couche atmosphérique. Ladéfinition des évènements de brumes désertique que nous avons adoptée nous a permis de prendre en considérationune grande partie des évènements poussiéreux affectant l'arc antillais, ce qui nous a amené à mieux cerner le cycle detranspon des poussièl'es désertiques au terme d'une étude basée sur onze années de données. / The Caribbean region is regularly flown over by desert dust air masses (Saharan Air Layer) corne fromSaharan and sub-Saharan area. For four islands of the West Indies arc: Puerto Rico, Guadeloupe, Martinique andBarbados; we assessed the origin of polluting particles and their impact on air quality, by performing a statistical andclimatological study of desert dust events. We therefore based on the air quality measurement networks, theinternational AEronet RObotic NETwork (AERONET) photometric measurements installed on each of these islands.And finally, this study builds on sounding data produced locally.The first step in our work was to define and describe an "desert dust episode" in the tropical region. Thus, we studiedthe relationship of correlation between Aerosols Optical Depth (AOD), Angstrom Exponent (AE, characterizing theparticle size) and Particulate Matter 10 microns or Jess in diameter (PM10 data). On the other hand, the radiativeproperties (Single Scattering Albedo, refractive indexes) have been used to highlight sea sait contribution (coarseparticle just as dust particle) that significantly influences PM10 measurement due to the geographical context ofCaribbean islands. Our investigations led us to propose a daily PM 10 threshold at 35 μg m·3 that mainly associatedwith desert dust phenomenon. This latter is more suited for the Lesser Antilles compared to the European PM10threshold related to desert dust events: 50 μg m·3.As a result, a climatological study of dusty events in the Caribbean during the last decade (2006-2016) is carried out.Four dust seasons were identified: the high dust season (May to August), the low dust season (November to February,and two intermediate periods (March to April, September to October). We then examine dust exportation fromAfrican coasts toward the Lesser Antilles (Puerto Rico, Guadeloupe Martinique and Barbados) by mean of backtrajectories[Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) mode\] displaying atmosphericcirculation day-to-day over the Atlantic Ocean.This analysis enabled us to better understand the seasonal cycle of desert dust transportation, specific to each island(Puerto Rico, Guadeloupe, Martinique, Barbados); while most of the previous studies treats average data including thewhole Caribbean zone. lt emerges that islands are not affected by dust events similarly, i.e. by intensity of events andits includes some variation in dust periods.Lastly, we describe the vertical structure of the tropical zone atmosphere in situation of "desert dust events" and"Non-desert dust event" to observe the thermodynamic effects of minerai aerosols on the Caribbean atmosphericlayer. This analysis allowed us to consider desert dust aerosols effects on the thermodynamic parameters(Temperature and humidity) during the dry-season (November to April) named "câreme" and the wet season (May toOctober) named "hivernage".

En utilisant un nouveau schéma automatique, les trajectoires des dépressions et des anticyclones synoptiques des moyennes latitudes du Pacifique Nord ont été construites à partir des données de la pression au niveau de la mer journalière (PNM) sur la période 1950-2001 Sur l'Est du Pacifique Nord, la force des anticyclones diminue et leur fréquence devient plus variable, pendant que les dépressions s'intensifient et présentent des trajectoires plus méridionales à partir du milieu des années 70. Ainsi, l'activité dépressionnaire et anticyclonique hivernales sont significativement anti-corrélées. Ces changements de l'activité transitoire se traduisent par des PNM plus faibles au niveau de la dépression des Aléoutiennes, en accord avec la phase positive de l'Oscillation Nord Pacifique, induisant des anomalies positives de la température de surface océanique (TSO) le long de la côte ouest de l'Amérique du Nord et des anomalies négatives de la TSO sur le centre du bassin. Ces conditions sont associées à des températures plus chaudes et plus de précipitations depuis l'Alaska jusqu'au Mexique, ainsi que sur le Sud-Ouest des Etats-Unis. Selon les simulations du Modèle global Couplé du Centre National de Recherches Météorologiques version 3, la fréquence hivernale des dépressions pourrait être significativement réduite dans un contexte de forte augmentation des gaz à effet de serre. Cette modification pourrait être favorable aux conditions anticycloniques sur l'Est, induisant une pondération du réchauffement anthropique le long de la côte ouest nord-américaine et une réduction / augmentation des précipitations sur les régions se situant au sud et au nord de 45°N respectivement

L'étude du massif des Mémises (Préalpes Médianes Plastiques du Chablais) a pour objectif d'identifier les relations hydrogéologiques possibles entre le substratum rocheux et les dépôts quaternaires du plateau de Gavot. Elle comprend deux volets : un volet géologique et un volet hydrologique et hydrogéologique.<br />La terminaison SW des Mémises correspond à une succession de blocs séparés par des accidents normaux-listriques orientés N20°E à regard SW. L'analyse microstructurale montre la contemporanéité de ces structures et des structures plicatives déjà connues. Les résultats numériques obtenus s'intègrent dans les champs de contraintes régionaux connus (système décrochant, σ1 orienté N160°E) et sont en accord avec les travaux réalisés dans les Préalpes Romandes.<br />Les paramètres structuraux et lithologiques accréditent un schéma de circulations des eaux possible pour la zone d'étude : écoulement W-E au sein du Mont Bénant - Massif Mémises et N-S ainsi que S-N au sein les accidents listriques. Ce schéma a été testé, sur la période février 2005 – janvier 2006, en réalisant le bilan hydrologique à partir de la délimitation des bassins versants (BV) et de l'implantation de 2 stations météorologiques et de 5 stations limnimétriques. Les bilans hydrologiques des BV sont globalement équilibrés. Les BV ne peuvent donc participer à l'alimentation des aquifères de Gavot que dans la marge d'erreur des bilans (jusqu'à 15 à 20 L.s-1).<br />Enfin, les traçages chimiques et les teneurs en δ18O des eaux (sources, forages) révèlent que les écoulements se font dans le substratum rocheux d'W en E via le réseau karstique pour le synclinal des Mémises et d'W en E et d'E en W sur fractures pour le Mont-Bénant.<br />L'ensemble de ces résultats confirme la cohérence de la politique de préservation des ressources mise en place par Danone Eaux France.

L'objectif de ce Doctorat était de mettre en adéquation les ressources en eau et les besoins en eau en moyenne montagne cristalline à travers l'exemple du Pays du Gier, du Parc Naturel Régional du Pilat et S.I.C.A.L.A. " Antenne de Tence ". Ce travail fut réalisé dans un espace de moyenne montagne. Il correspond aussi bien au milieu géographique au sens strict qu'à un espace vécu par une société. D'un point de vue quantitatif, la ressource en eau peut amplement satisfaire les besoins. La ressource en eau n'est pas épuisée. La pluviométrie liée à un climat semimontagnard à montagnard est suffisante et les modes de consommation de l'eau sont assez raisonnables. Toutefois, compte tenu des caractéristiques pédologiques et géologiques et du milieu, cette ressource en eau a dû être retenue pour pouvoir alimenter la population en eau potable. Cette idée de " réserver " la ressource a germé dans l'esprit des gestionnaires il y a plus de trois cents ans. Construire des retenues artificielles fut donc une décision fondamentale. Si la balance besoins / ressources n'inspire pas le catastrophisme, il y a eu certaines périodes dans notre Histoire récente où elle fut déséquilibrée. Depuis 1975, au moins cinq épisodes majeurs de sécheresse se sont produits. La prise en compte du phénomène de sécheresse par les autorités nous a conduit à réfléchir sur la question du risque. Si les situations météorologiques propices à l'occurrence de tels épisodes sont connues, qui est aujourd'hui capable de prédire l'extension et l'intensité de tels phénomènes ? La réponse socio-politique face à la sécheresse est de plus en plus pointue et proche du territoire. Elle se traite à l'échelle du bassin versant, notion désormais omniprésente. D'un point de vue qualitatif, l'estimation de l'état de la ressource nécessiterait une analyse plus approfondie pour déterminer les causes de pollution. La société urbaine a longtemps considéré que les cours d'eau n'étaient que le réceptacle de ses déchets. Il a bien fallu prendre conscience, parfois de manière forcée, que l'Europe était en marche et exigeait une certaine qualité de vie dans le milieu. Tous les problèmes ne sont pas résolus même si de nombreux efforts ont été effectués. La contamination des sols par l'agriculture relativement intensive et par l'exploitation ancestrale des mines est un sujet d'actualité. Le contact des éléments contaminés avec l'eau reste encore un champ à exploiter.

La région de Damghan-Chahroud qui fait l'objet de cette étude se situe au N.E. de l'Iran, à l'Est de la province de Damghan et à l'Ouest de la province de Chahroud, en bordure du Kavir de sel, et au pied sud de la chaîne de l'Elbourz. Dans cette région, il existe les problèmes suivants: 1) la cote élevée de la ville et la profonntdeur de la nappe de la plaine qui est supérieure à l50m rende difficile le pompage d'eau vers la ville; 2) les nappes de la plaine alluviale sont riches en sulfates, du fait de l'existence des sédiments marneux gypsifères du Néogène; 3) l'évapotranspiration intense dans la plaine de Mehmandoust a donné naissance à un bassin d'évaporation et la nappe superficielle au Sud présente une eau très salée .Il y a des dépôts de sel sur le terrain (Kavir du sel où plaine salifère; 4) le climat de la région est aride au Sud de Damghan et semi-aride mais tempéré au Nord. Les moyennes des précipitations de la plaine dépassent rarement l50mm, mais les précipitations sur 'les omontagnes au Nord sont plus abondantes, et l'on a beaucoup de neige pendant l'hiver. Dans les chapitres suivants nous allons vérifier les différents problèmes qui existent dans la recherche d'eau potable dans les pays arides et aussi semi-arides.

Le but principal de cette thèse était de réaliser une simulation du climat du 21e siècle, en tenant compte non seulement des émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols produites par l'activité humaine, mais aussi des changements de végétation résultant du développement démographique et économique et des rétroactions climatiques. Pour réaliser cette simulation, il a été décidé d'utiliser le modèle d'impact intégré IMAGE2.2 (développé au RIVM, en Hollande) qui simule l'évolution de la concentration des gaz à effet de serre et de la végétation, et de le coupler au modèle climatique de circulation générale ARPEGE/OPA, disponible au CNRM. Avant de réaliser la simulation, des expériences de sensibilité de chacun des deux modèles au forçage produit par l'autre ont été réalisées. Finalement, la simulation couplée a montré qu'à l'échelle du siècle les interactions entre le climat et la végétation sont relativement peu importantes.