La partie centrale de la chaîne himalayenne présente d’importantes hétérogénéités, en particulier en termes de topographie et de climatologie. La caractérisation des processus hydro-climatiques dans cette région est limitée par le manque de descriptif des milieux. La variabilité locale est alors difficilement représentée par les modélisations mises en œuvre à une échelle régionale.L’approche proposée dans ce travail est de caractériser les systèmes hydro-climatiques à l’échelle locale pour réduire les incertitudes liées à l’hétérogénéité du milieu. L’intégration de données localement précises est testée pour la modélisation de bassins versants peu instrumentés et fortement hétérogènes.Deux sous-bassins du bassin de la Dudh Koshi (Népal) sont utilisés comme échantillons représentatifs des milieux de haute et moyenne montagne, hors contribution glaciaire. Le schéma de surface ISBA est appliqué à la simulation des réponses hydrologiques des types de surface décrits à partir d’observations de terrain. Des mesures de propriétés physiques des sols sont intégrées pour préciser la paramétrisation des surfaces dans le modèle. Les données climatiques nécessaires sont interpolées à partir des observations in situ disponibles. Une approche non déterministe est appliquée pour quantifier les incertitudes liées à l’influence de la topographie sur les précipitations, ainsi que leur propagation aux variables simulées. Enfin, les incertitudes liées à la structure des modèles sont évaluées à l’échelle locale à travers la comparaison des paramétrisations et des résultats de simulation obtenus d'une part avec le schéma de surface ISBA, couplé à un module de routage à réservoir et d'autre part avec le modèle hydrologique J2000. / The central part of the Hindukush-Himalaya region presents tremendous heterogeneity, in particular in terms of topography and climatology. The representation of hydro-climatic processes for Himalayan catchments is limited due to a lack of knowledge regarding their hydrological behavior. Local variability is thus difficult to characterize based on modeling studies done at a regional scale. The proposed approach is to characterize hydro-climatic systems at the local scale to reduce uncertainties associated with environmental heterogeneity.The integration of locally reliable data is tested to model sparsely instrumented, highly heterogeneous catchments. Two sub-catchments of the Dudh Koshi River basin (Nepal) are used as representative samples of high and mid-mountain environments, with no glacier contribution. The ISBA surface scheme is applied to simulate hydrological responses of the surfaces that are described based on in-situ observations. Measurements of physical properties of soils are integrated to precise surface parametrization in the model. Necessary climatic data is interpolated based on available in-situ measurements. A non deterministic approach is applied to quantify uncertainties associated with the effect of topography on precipitation and their propagation through the modeling chain. Finally, uncertainties associated with model structure are estimated at the local scale by comparing simulation methods and results obtained on the one hand with the ISBA model, coupled with a reservoir routing module, and on the other hand, with the J2000 hydrological model.

L'économie du Pakistan, fondée sur l'agriculture, est hautement dépendante de l'approvisionnement en eau issu de la fonte de la neige et des glaciers du Haut Bassin de l'Indus (UIB) qui s'étend sur les chaînes de l'Himalaya, du Karakoram et de l'Hindukush. Il est par conséquent essentiel pour la gestion des ressources en eau d'appréhender la dynamique de la cryosphère (neige et glace), ainsi que les régimes hydrologiques de cette région dans le contexte de scénarios de changement climatique. La base de données satellitaire du produit de couverture neigeuse MODIS MOD10A2 a été utilisée de mars 2000 à décembre 2009 pour analyser la dynamique du couvert neigeux de l'UIB. Les données journalières de débits à 13 stations hydrométriques et de précipitation et température à 18 postes météorologiques ont été exploitées sur des périodes variables selon les stations pour étudier le régime hydro-climatique de la région. Les analyses satellitaires de la couverture neigeuse et glaciaire suggèrent une très légère extension de la cryosphère au cours de la dernière décade (2000‒2009) en contradiction avec la rapide fonte des glaciers observée dans la plupart des régions du monde. Le modèle « Snowmelt Runoff » (SRM), associé aux produits neige du capteur MODIS a été utilisé avec succès pour simuler les débits journaliers et étudier les impacts du changement climatique sur ces débits dans les sous-bassins à contribution nivo-glaciaire de l'UIB. L'application de SRM pour différents scénarios futurs de changement climatique indique un doublement des débits pour le milieu du siècle actuel. La variation des écoulement de l'UIB, la capacité décroissante des réservoirs existants (barrage de Tarbela) à cause de la sédimentation, ainsi que la demande croissante pour les différents usages de l'eau, laissent penser que de nouveaux réservoirs sont à envisager pour stocker les écoulements d'été et répondre aux nécessités de l'irrigation, de la production hydro-électrique, de la prévention des crues et de l'alimentation en eau domestique. / Agriculture based economy of Pakistan is highly dependent on the snow and glacier melt water supplies from the Upper Indus River Basin (UIB), situated in the Himalaya, Karakoram and Hindukush ranges. It is therefore essential to understand the cryosphere (snow and ice) dynamics and hydrological regime of this area under changed climate scenarios, for water resource management. The MODIS MOD10A2 remote-sensing database of snow cover products from March 2000 to December 2009 was selected to analyse the snow cover dynamics in the UIB. A database of daily flows from 13 hydrometric stations and climate data (precipitation and temperature) from 18 gauging stations, over different time periods for different stations, was made available to investigate the hydro-climatological regime in the area. Analysis of remotely sensed cryosphere (snow and ice cover) data during the last decade (2000‒2009) suggest a rather slight expansion of cryosphere in the area in contrast to most of the regions in the world where glaciers are melting rapidly. The Snowmelt Runoff Model (SRM) integrated with MODIS remote-sensing snow cover products was successfully used to simulate the daily discharges and to study the climate change impact on these discharges in the snow and glacier fed sub-catchments of UIB. The application of the SRM under future climate change scenarios indicates a doubling of summer runoff until the middle of this century. This variation in the Upper Indus River flow, decreasing capacity of existing reservoirs (Tarbela Dam) by sedimentation and the increasing demand of water uses suggests that new reservoirs shall be planned for summer flow storage to meet with the needs of irrigation supply, increasing power generation demand, flood control and water supply.