La modélisation hydrologique est un moyen pratique de quantifier les réactions du débit des rivières au changement climatique et à la gestion humaine de l’environment et de l’eau. Cependant, il existe des incertitudes à la fois dans les entrées des modèle s(par exemple, les variables atmosphériques) et les modèles eux même(par exemple, les structures de modèle et les paramètres de modèle), qui peuvent affecter la précision du modèle et les conclusions. En se concentrant sur différentes sources d'incertitude, cette thèse passe en revue les études antérieures et propose de nouvelles approches pour estimer et comparer les incertitudes avec leurs applications concentrées sur la Chine. Cette thèse propose d’abord une approche tridimensionnelle de la partition de la variance qui estime l’incertitude des multiples produits de précipitation de types différents. La nouvelle estimation utilise des informations complètes dans les dimensions temporelle et spatiale et constitue donc un indicateur plus complet pour l'évaluation de l'incertitude, en particulier pour plusieurs jeux de données. Cette thèse propose ensuite un cadre ORCHIDEE-Budyko permettant d'attribuer le biais de décharge entre la simulation du modèle (fournie par le modèle de surface ORCHIDEE) et les observations aux sources d'incertitude des variables atmosphériques et de la structure du modèle. Le cadre qualifie la possibilité d'incertitudes différentes avec l'hypothèse de Budyko basée sur des facteurs physiques et le soutien de littératures existante. Cette thèse passe enfin en revue les activités humaines et leur impact sur le débit des rivières en Chine, ainsi que les approches associées utilisées pour la quantification. L’impact humain qui a été quantifié par la différence entre le débit fluvial observé et celui qui a été naturalisé est ensuite comparé à des simulations multi-modèles conduites par différents forçages. Les résultats montrent que l’incertitude dans les variables atmosphériques (par exemple, les précipitations) est grande, en particulier pour les modèles de circulation générale (GCMs). L'incertitude des précipitations est très probablement supérieure à celle de l'incertitude du modèle. L'incertitude associée au débit modélisé avec différents forçages est supérieure à l'ampleur de l'impact humain pour la plupart des régions, en particulier dans le sud de la Chine, ce qui rend la la quantification de l'impact humain pour ces régions difficile. Cette compréhension des incertitudes dans le cycle naturel de l'eau et de la gestion que lui imposent les hommes est une condition préalable à toute tentative de modélisation des pressions anthropiques. / Hydrological modeling is a practical means to quantify responses of river discharge to climate change and human management. However, there are uncertainties in both the model input (e.g., atmospheric variables) and the models (e.g., model structures and model parameters), that can affect the model accuracy and the conclusions. Focusing on different uncertainty sources, this thesis reviews the past studies and provides new approaches for estimating and comparing the uncertainties with their applications concentrated over China. This thesis first proposes a three-dimensional variance partitioning approach that estimates the uncertainty among multiple precipitation products with different types. The new estimation uses full information in temporal and spatial dimensions and thus is a more comprehensive metric for uncertainty assessment especially for multiple datasets. This thesis then proposes a ORCHIDEE-Budyko framework that helps attribute the discharge bias between model simulation (provided by land surface model ORCHIDEE) and observations to uncertainty sources of atmospheric variables and model structure. The framework qualifies the possibility of different uncertainties with physical-based Budyko hypothesis and support of related literatures. This thesis finally reviews the human activities and their impact on river discharge over China regions as well as the related approaches that used for the quantification. The human impact that quantified as the difference between observed river discharge and the naturalized ones is then compared with multi-model simulations driven by different forcing inputs. Results show that the uncertainty in atmospheric variables (e.g., precipitation) is large especially for General Circulation Models (GCMs). Precipitation uncertainty is very likely larger than that of the model uncertainty. The uncertainty in the modeled discharge with different forcing is larger than the magnitude of human impact for most of the regions especially in south China, which impedes the credibility of human impact quantification for those regions. This understanding of uncertainties in the natural water cycle and the management humans impose on it is a prerequisite before attempting to model the anthropogenic pressures.

Sur la base de constats globaux concernant l’importance d’appliquer des modes de gestion durable des zones forestières et le manque d’investigation concernant l’histoire passée des feux en Europe centrale, il a été entrepris de reconstruire l’histoire des événements de feux et de la dynamique forestière pour des sites d’étude en Allemagne. L’ensemble des données obtenues et analysées ont été utilisées pour l’évaluation du niveau de naturalité des sites étudiés, cette notion étant essentielle pour la mise en place d’une gestion durable, et/ou pour des projets de conservation et / ou de restauration des systèmes perturbés. Concernant les dynamiques des écosystèmes en Europe centrale, il a été souvent mis en évidence que l’homme joue un rôle essentiel depuis des millénaires. Par conséquent, l’approche historique des événements de feux et de la dynamique forestière à été réalisée sur de longues échelles temporelles. Neuf sites d’étude ont été sélectionnés incluant une large gamme de systèmes forestiers d’Europe centrale. Les sites d’études sont répartis dans deux zones générales d’étude : le nord de l’Allemagne (Schleswig-Holstein), qui comprend quatre sites d’étude, et le centre de l’Allemagne (le Harz), qui comprend cinq sites d’étude. Quatre disciplines ont été principalement utilisées. Pour définir l’état actuel des sites d’études ceux-ci ont été caractérisés, utilisant divers indicateurs dendrométriques concernant la structure et la composition des parcelles analysées. Pour obtenir des informations à propos de la dynamique forestière des peuplements forestiers en place des analyses dendroécologiques ont été utilisées. Pour analyser la dynamique forestière sur une longue échelle temporelle, à une échelle spatiale comparable, des analyses pédoanthracologiques ont été menées, combinées à des analyses de sols. De plus, des analyses anthracologiques de séquences de tourbes ont été réalisées, fournissant, combinées avec les données pedoanthracologiques, des enseignements à propos de l’histoire des incendies. L’état actuel et la dynamique forestière récente des sites étudiés indiquent divers niveaux de complexité des peuplements forestiers, correspondant souvent à divers niveaux postulés d’impact anthropique. Il a été obtenu huit chronologies moyennes, standardisées en haute et moyenne fréquences, âgées au maximum de 1744 et au minimum de 1923 ans. A partir de ces chronologies des changements dans les conditions de croissance de peuplements forestiers ont été mises en évidence. Basées sur un ensemble de 71 charbons de bois datés par radiocarbone, il a été mis en évidence, à l’échelle locale et globale, deux principales phases présentant plus d’événements de feux datés, une durant le Pléistocène supérieur/Holocène inférieur, une autre durant l’Holocène supérieur. Pour les deux phases identifiées des forçages climatique et anthropogénique ont été respectivement postulés comme déterminisme des occurrences de feux. Finalement, les différentes données collectées ont été utilisées de façon combinée pour reconstruire l’histoire des feux et des forêts des sites étudiés, afin de contribuer à l’évaluation de leur niveau de naturalité. / Considering two global observations in Central Europe of, firstly, the need for, and development of, sustainable and biological conservation practices for forest and/or woodland areas and, secondly, the lack of long-term fire history, an attempt has been made to reconstruct the fire and the forest history at several investigation sites in Germany. The overall data set gathered and analyzed has been used for on-site naturalness assessment. This latter notion is crucial for forest system conservation/restoration planning, considering the past human impact on forest dynamics. Also, in view of this past human impact on forest systems, which is well-documented for Central Europe, as occurring on a multi-millennium scale, an historical perspective perceptive that combined a long and short temporal scale of investigation was used.Nine investigation sites were selected, in order to include various and representative types of Central European forest. Therefore, the investigation sites were located in two main investigation areas. One is in Northern Germany (Schleswig-Holstein) and includes four investigation sites. The other is in Central Germany (Harz Mountains) and includes five investigation sites. Four main approaches were used. To assess the current state of the investigated site, forest stand characterization was undertaken (i.e. based on various forest attributes that concern stand structure and composition). Tree ring series were analyzed to provide insights about short-term forest tree population dynamics. Then, charcoal records from soil (combined with soil analysis) and peat sequences were qualitatively and quantitatively analyzed. These last two approaches also provide information about the past fire history. Forest current and short-term dynamics illustrated various levels of stand complexity, often corresponding to various levels of human impact that had been postulated. Eight mean site tree-ring chronologies, standardized in high and mid-frequency signal, spanning at a maximum of up to AD 1744 and at a minimum of up to AD 1923, were obtained. The insight, about the identification of events of growing changes and the correlated temporal and, if possible, spatial patterns, was discussed. Charcoal analysis provided a long-term insight about fire history. Based on 71 charcoal radiocarbon dates, it was shown on a macro-scale that there were two phases that had a greater frequency of fire - one during the transition from the late Pleistocene to the early Holocene, and one during the mid- and late Holocene. A strong human control during the most recent fire phase has been postulated. This is supported by on-site soil and peat charcoal record analysis, allowing one to point out the event of environmental changes (disturbances), at local scales. In the end, the on-site data from the various indicators were combined to assess the fire and forest history and the naturalness level of the investigated sites, based on past insights, thereby contributing to a better understanding of the present and helping to anticipate the future.

Les deltas fluviaux sont des écosystèmes riches et vulnérables. Les apports de sédiments fluviaux assurent leur développement face à la subsidence et l’érosion induite par les agents marins. Les deltas sont principalement exposés à des crues et des submersions marines. Pourtant, ils restent des lieux stratégiques de peuplement, de production économique et d’enjeux géopolitiques, les rendant d’autant plus vulnérables et exposés aux risques. Cette thèse a pour objectif de cerner le fonctionnement passé et actuel de ces systèmes à partir de l’analyse de soixante deltas et d’une approche holistique systémique, à l’aide de données spatiales, environnementales et sociétales. Après l’étude de l’évolution côtière récente montrant une tendance à la diminution de la progradation de nombreux deltas, une classification conceptuelle et qualitative de la morphologie des deltas axée sur les influences fluviomarines a été conduite. La mise à jour de cette classification et la proposition de nouvelles approches, en termes de morphologie, de dynamique et de vulnérabilité, ont nécessité une revue des acquis antérieurs, une quantification de l’influence du fleuve, de la houle et de la marée, et une approche quantitative qui a mis en évidence la complexité des interactions. Le travail débouche sur une nouvelle classification quantitative et objective. La thèse compare aussi les réponses deltaïques à des perturbations exceptionnelles, montrant les limites de la résilience deltaïque. Elle renseigne sur l'impact anthropique sur ces espaces fragiles fortement dépendants de l’apport sédimentaire. Cet équilibre est d’autant plus fragilisé aujourd’hui par les impacts du changement climatique. / River deltas are rich and fragile ecosystems. Deltas depend on fluvial sediment supply to balance natural subsidence and erosion caused by waves and currents. Deltas are mainly affected by river flooding, marine submersion. However, deltas are strategic sites of human settlement, economic hotspots, and geopolitical issues. This attraction increases the pressure, rendering these deltas more and more exposed to risks and vulnerable.The main objective of this thesis is to analyze the past and present functional dynamics of delta shorelines based on 60 of the world’s deltas and a holistic and systemic approach with spatial, environmental, and societal data. After the study of recent coastal evolution showing a tendency to decreasing progradation of many deltas, a conceptual and qualitative classification of deltaic morphology based on fluviomarine influences was conducted. Updating of this classification and the proposal of new approaches, in terms of morphology, dynamics, and vulnerability, have necessitated revisiting these older schemes, and the adoption of a methodological and interpretative approach aimed at quantification of the weight of each of these three parameters showing the complexity of the interactions. The thesis proposes a new quantitative and objective classificatory framework, including the human dimension. Finally, the thesis highlights the responses of deltaic shorelines to exceptional perturbations, and highlights the limits of resilience. The thesis advises over the impact of humans on these fragile coastal environments, the equilibrium of which strongly depends on sediment supply. This fragility is further exacerbated by the impacts of climate change.

Cette étude s'inscrit dans cette analyse des mécanismes naturels et sociaux dans la Basse Vallée du Ferlo ; qui ont été qualifiés souvent par beaucoup de chercheurs et d'experts du fléau naturel ou de crise écologique profonde. Certes des mutations ont été observées dans le paysage rural du Bas-Ferlo. D'une part, celles-ci s'expliquent essentiellement par l'ampleur de la dégradation des terres agricoles due à des pratiques culturales intenses favorisées par l'arrivée de colons mourides et de nouveaux paysans grâce à la remise en eau d'une partie du Bas-Ferlo. Et d'autre part, elles sont la résultante d'une concentration excessive du bétail dans un espace de plus en plus réduit autour des forages et de certaines mares, entraînant ainsi des auréoles de dégradation tout autour et des conflits exacerbés entre les différents usagers. L'ambiguïté des règles de tenure foncière demeure sans nul doute la véritable cause des conflits dans la Basse Vallée du Ferlo. Les difficultés d'accès à l'eau par le manque de couloirs de passage et la viabilité des parcours obligent à une plus grande mobilité pastorale pour minimiser les risques. Mais en définitive, malgré les discours alarmistes sur le Ferlo, l'analyse des paysages agraires nous révèle des zones agricoles se reproduisant quasiment à l'identique, en terme de superficie, de 1954 à nous jours : la Basse Vallée du Ferlo reste un espace essentiellement pastoral. Donc, le caractère apparemment alarmant du milieu, n'est qu'une forme d'adaptation des paysages ruraux à un espace fragile.