Ce travail de thèse a pour ambition de comprendre les mécanismes et les processus qui régissent l’action en situation decrise, c’est-à-dire dans des conditions de gestion fortement marquées par l’urgence et la nécessité d’agir vite en situationd’incertitude. Le constat d’une vulnérabilité du réseau routier face aux crues rapides nous conduit à la question suivante :quelles sont les modalités de gestion de crise lors d’événements pluvieux violents ayant pour conséquences des fermetures, des coupures ou des submersions du réseau routier et quelles sont les conditions de l’efficacité de gestion ? Notre étude souhaite montrer comment les acteurs en charge de la gestion du réseau routier dans un département régulièrement impacté par les inondations « gèrent » ces périodes de turbulences, avec quelles ressources et avec quels outils (plans, logiciels, dispositifs techniques, fiches actions etc.). Ce que nous souhaitons montrer, ce n’est pas tant qu’il existe des décalages entre le travail prescrit et le travail réel des opérateurs en temps de crise, mais bien les modalités de ces déplacements. En ce sens, c’est la question de l’efficacité qui est au coeur de notre démarche. Au sens étymologique, l’efficacité est une « vertu », une « force » (du latin efficacitas), elle doit nous permettre dans ce travail de saisir les décalages entre se qui se rapporte d’un côté à la planification et à une gestion organisée des crises, et de l’autre ce qui se rattache à la métis, c’est-à-dire l’intelligence pratique des acteurs en charge de l’exécution des tâches planifiées. Plutôt que d’identifier des défaillances, nous souhaitons montrer ce qui semble efficace du point de vue des acteurs, ce qui est « porteur » pour l’action, ce qui fait sens (Jullien, 1996, 1992). Quels sont les mécanismes vertueux que les acteurs mettent en place afin d’assurer une certaine efficacité de gestion, et de « faire tenir » ce moment de crise caractérisé, d’après une partie de la littérature, par la perte de repères pour l’action ? Approcher les conditions de l’efficacité demande d’une part d’analyser les pratiques des acteurs (rapport à la confiance, à l’adaptation, à l’improvisation, à l’interprétation de l’environnement et des informations), d’autre part de connaître les plans d’action qui les prescrivent. / This PhD dissertation aims at a better understanding of the mechanisms and processes which dictate the actions taken ina situation of crisis, that is to say, in a context very much characterized by urgency, and the necessity to act quickly inan unpredictable situation. After assessing the vulnerability of the road network in the event of a rapid rise in the waterlevel, we were led to raise the following questions : what are the various modes of crisis management in the event of violentrainstorms leading up to closings, interruptions or submersion of the road network ? What are the required conditions foran efficient management ? Our study intends to show the modus operandi of the actors in charge of the road networkmanagement in a district subject to frequent flooding to « manage » those times of trouble and the means and tools given tothem (maps, softwares, technical devices etc). What we originally aimed at was not so much emphasizing the gap betweenthe stipulated work and the effective work of operators in a time of crisis but rather focusing on the modalities of these« moves ». In a sense, matters of efficiency are at the heart of our approach. In its etymological meaning, efficiency is avirtue, a strength (from latin efficacitas) and it should enable us in this work to grasp the discrepancies between whatis linked on one side to the planning and organized managing of crises and on the other to metis, that is, the practicalintelligence of the actors in charge of the execution of the devised tasks. Instead of identifying the deficiency, we intend tohighlight what seems efficient from the actors’ point of view, what is « bearing » to the action, what makes sense (Jullien,1996, 1992). What are the virtuous mechanisms that the actors can devise in order to secure some kind of managementefficiency and to "hold together" this moment of crisis characterized, according to some writings, by the loss of a sense ofdirection in action ? This approach of the conditions of efficiency entails on the one hand the analysis of the actors’ practices(trust, adaptation, improvisation, interpretation of the surroundings and of information), and on the other, the knowledgeand understanding of the plans of action that prescribe them.

Si généralement, les variations de sections en travers des rivières naturelles ou anthropisées sont progressives et continues, au droit de certains biefs, des obstacles transversaux et discontinus (naturels ou artificiels) peuvent partiellement ou totalement bloquer les plaines d’inondation. L’écoulement dans la plaine d’inondation est dès lors contracté par l’obstacle, qui promeut le développement de zones de recirculation de part et d’autre de l’obstacle, entraînant une réduction de la section d’écoulement et la génération d’échanges de masse entre lits qui viennent se superposer aux interactions turbulentes. Nous nous sommes intéressés à la modélisation physique de ces écoulements et nous avons particulièrement étudié les distorsions introduites par l’obstacle sur la turbulence dans l’écoulement. Ce travail est basé sur de nouvelles expériences menées dans deux canaux à lit composé. Un jeu complet de données d’écoulements rapidement variés en présence d’un épi dans la plaine d’inondation. Les effets sur les paramètres hydrauliques de la superposition des deux problématiques que sont (i) les écoulements en géométries composées et (ii) les écoulements rapidement variés au voisinage d’un obstacle ont ensuite été analysés. Finalement, les processus physiques dominant dans ces écoulements ont été identifiés / If in natural or anthropized rivers, the river cross-section generally gradually and continuously varies, transversal and discontinuous obstacles either natural or artificial may partially or totally block off floodplains. The flow overbanking in the floodplain is therefore contracted by this obstacle which then promotes two recirculation zones of both sides of the obstacle, resulting in a reduction of the flow section and in the generation of strong mass exchange between channels that superimposes to the classical turbulent interactions. New experiments are conducted in two different compound channels: rapidly varied flows in compound channel with a groyne set on the floodplain. Flows with various groyne lengths and total discharges were investigated. Effects on the hydraulic parameters of the superimposition of the two problems that are (i) flow in compound geometry and (ii) rapidly varied flow in the vicinity of a thin obstacle were analysed. Finally, dominance of physical processes in such flow configuration is discussed

Le bassin versant du fleuve Niger est directement influencé par les fluctuations de la mousson africaine, qui impactent les ressources en eau et entraînent des évènements extrêmes tels que des inondations ou des sécheresses. En retour, les forts taux d'évaporation observés dans le Delta intérieur du Niger, large région annuellement inondée, impactent le climat, au moins à l'échelle régionale. Une meilleure compréhension des processus hydrodynamiques de ce bassin ne peut cependant être obtenue sans un réseau d'observations ayant une couverture spatiale et temporelle suffisante. La mission SWOT fournira des cartes 2D de hauteurs et pente des eaux de surface avec une résolution encore jamais atteinte en altimétrie (50 à 100 mètres). Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la phase de préparation à la mission SWOT et se propose d'offrir des perspectives d'utilisation de ces données satellites pour l'amélioration des modèles d'hydrologie globale. Dans un premier temps, le modèle hydrologique du CNRM, ISBA-TRIP, incluant un schéma d'inondations et un réservoir simple d'aquifères ajouté durant cette thèse est évalué sur le bassin du Niger à l'aide de multiples observations in-situ et satellites. L'étude montre que le modèle simule de façon cohérente l'évolution des eaux de surface, des zones inondées, et les anomalies de stock d'eau sur le bassin. Ensuite, un schéma d'assimilation de données est mis en place afin d'optimiser un des paramètres clés en hydrologie, le coefficient de Manning. Ce coefficient, décrivant la propriété du sol à 'retenir' les flux d'eau, influence fortement la dynamique des eaux de surface, et notamment les hauteurs d'eau et le débit. L'assimilation des données SWOT est appliquée dans le cadre d'une expérience jumelle, qui consiste à considérer une simulation de référence, appelée 'vérité', de laquelle sont issues les observations virtuelles de hauteur d'eau SWOT. L'étude montre que l'assimilation des hauteurs d'eau SWOT permet l'optimisation du coefficient de Manning, distribué spatialement, malgré l'hypothèse d'équifinalité. Les hauteurs d'eau et les débits sont considérablement améliorés, et on obtient une meilleure simulation des anomalies de stocks d'eau sur le bassin ainsi que des zones inondées sur le Delta intérieur du Niger (occurrence, intensité). Enfin, le potentiel des données SWOT pour améliorer les prévisions hydrologiques sur des périodes plus longues que celle de la phase d'assimilation est mis en évidence. / The hydrologic and hydrodynamic processes of the Niger basin are largely influenced by the West African monsoon variabilty. In the last 3 decades these variations have resulted in an increase of extreme events such as floods and droughts. Retrospectively, the climate might be impacted by the evaporation fluxes from the inner Delta flooded region, at least regionally. A better understanding of the Niger basin water cycle is a crucial issue for water resources management but requires observation datasets with a large spatial and temporal coverage. The SWOT satellite mission will provide 2D global maps of water level and slope at an unprecedented resolution (50 to 100 meters). Within the framework of the preparation of the SWOT mission, this thesis aims at proposing a SWOT data assimilation strategy for the improvement of global scale hydrological models. First, the ISBA-TRIP hydrological model from CNRM is evaluated over the Niger basin. This model includes an inundation scheme and simple aquifer reservoir. The model diagnostics are compared to an extensive set of in-situ and satellite observations. According to its relative simple physics, the model is able to simulate in a realistic manner, the continental water dynamics : discharge, water levels, floods, total water storage variations. Sensitivity tests are also performed to determine the most sensitve ISBA-TRIP parameters. Among them, the Manning coefficient has a key role in the flow dynamics but its estimation is difficult and usually based on geomorphologic relationships. The second part of this work consists in setting up a SWOT data assimilation strategy for the optimization of the ISBA-TRIP parameters. Since the SWOT observations are not available yet and also to assess the skills of the assimilation method, the study is carried out in the framework of an Observing System Simulation Experiment (OSSE). The corrected parameter is the Manning coefficient, spatially distributed over the river. The assimilation allows a good improvement of the relative bias of discharge and water level over the river. The Manning coefficient is also globally improved and tends to an optimal value. Moreover, the water storage anomalies and flooded fraction are also better simulated. Finally, the study shows that the method is useful for hydrological forecasting over longer time periods than those of the calibration.

Les contours théoriques en hydrologie, hydraulique et les outils de calcul correspondants sont largement développés et utilisés dans le monde. Cependant en parallèle, des problématiques importantes surviennent pendant les crises sans pouvoir être résolues et des solutions développées peinent à être implémentées. En plus, le changement climatique ne va pas faciliter les choses. Pour noircir le tableau, les moyens économiques locaux en France ne vont pas augmenter pour aider les communes à s’attaquer au problème. L’objectif de cette thèse est de conduire une investigation des moyens à disposition pour améliorer notre connaissance locale des concepts en lien avec le pluvial pour permettre une modélisation efficiente. La méthodologie proposée est composée de trois étapes évolutives incluant : 1. Une analyse approfondie des données topographiques locales ; 2. L’évaluation des interactions entre les écoulements de surface et le souterrain ; 3.Une approche intégrée permettant de modéliser les inondations générées par la pluie en zone urbanisée. Les résultats de l’étape 1 montrent que la donnée topographique est essentielle pour la définition des chemins d’écoulement et impactent significativement les résultats de modélisation hydrauliques. Ceci conduit à l’étape 2 lors de laquelle on observe que les débordements provenant du réseau souterrain contribuent à l’inondation mais seulement en partie. Les volumes d’inondations générés par le ruissellement de surface devraient être inclus dans les modèles d’inondation. L’étape 3 présente une configuration possible de modèle intégré permettant de mieux représenter les processus réels en jeu. / Theoretical background about hydrology, hydraulics and computational tools and methods are widely developed and worldwide used. In the same time however, important issues during flood crisis are not solved and practical solutions take time to be implemented. On top of that, ongoing climatic change will not make things easier and intense events will increase in frequency. To worsen the picture, local economic means in France will not increase to help municipalities and local communities to tackle the issue. The objective of this thesis is to investigate on the available ways to improve our local knowledge of stormwater related concepts to allow an efficient modelling. The proposed methodology consists in a three-step-approach including: 1. A thorough analysis of local topography data; 2. The assessment of sewer-surface interactions; 3. An integrated approach to model pluvial flood in urban areas. The results of Step 1 show that topography data is essential in flow path definition and significantly impacts hydraulic modelling results. This leads to Step 2 where it is seen that sewer overflow is one aspect of urban flood issues but represents only part of flood sources. Overland flow generated by runoff should be included in flood models. Then Step 3 presents that integrated urban pluvial modelling is possible with existing tools and can represent the real processes better. This proposed modelling approach should not be disconnected from the reality of stormwater management practical aspects and current constraints. It is shown how complementary actions can be taken to enrich local knowledge and memory thus allowing a more efficient and wiser modelling process.

Alors que les entités municipales se trouvent devant la nécessité d'agir pour protéger leurs populations des impacts liés à différents aléas climatiques, l'évaluation des progrès réalisés en adaptation fait l'objet d'un intérêt grandissant. Or, faute d'approches permettant d'évaluer objectivement les progrès des efforts municipaux d'adaptation, il apparaît nécessaire, dans le développement d'indicateurs d'adaptation, d'accorder une grande importance aux aspects méthodologiques et psychométriques, telles la fidélité et la validité des instruments de mesure. Cette thèse poursuit donc deux objectifs généraux. Elle vise d'abord à développer et valider deux indices de mesure en vue de dresser un portrait de la situation actuelle en ce qui concerne les municipalités québécoises en matière de pratiques et comportements d'adaptation aux impacts des vagues de chaleur/inondations et à la maladie de Lyme. Elle vise ensuite à identifier les facteurs associés à l'adoption par les municipalités québécoises d'interventions d'adaptation relatives à ces trois aléas. La thèse repose sur trois articles. Le premier article illustre le processus d'élaboration et de validation, à l'aide d'analyses métrologiques, d'un indice d'adaptation aux vagues de chaleur et aux inondations à l'échelle des urbanistes et des aménagistes œuvrant au sein d'entités municipales québécoises. Le second article s'appuie sur la théorie du comportement planifié (TCP) ainsi que sur certains construits théoriques du modèle des croyances relatives à la santé afin de prédire l'adoption d'interventions préventives pour la maladie de Lyme à l'échelle des municipalités québécoises. Enfin, le troisième article identifie les facteurs psychosociaux de la TCP qui prédisent et expliquent le mieux l'adoption de comportements d'adaptation, cette fois à la chaleur et aux inondations, par les autorités municipales du Québec. Les indices développés permettent de jeter un premier regard multidimensionnel sur le niveau d'adaptation des municipalités québécoises. Les résultats montrent que de façon générale, les municipalités sont actives bien qu'elles soient moins souvent engagées dans des mesures structurantes d'adaptation - qui peuvent avoir des implications financières et stratégiques importantes pour l'organisation – que dans des mesures préparatoires à l'adaptation. Ces résultats suggèrent que les municipalités sont relativement nombreuses à adopter des actions d'adaptation, sans pour autant s'inscrire dans une démarche officielle d'adaptation, au sens d'un processus continu de gestion adaptative. Quant aux facteurs associés à l'adoption de mesures d'adaptation, les analyses ont montré que, contrairement aux normes sociales, les attitudes à l'égard de l'adoption de pratiques d'adaptation et les barrières perçues semblent représenter des prédicteurs importants de l'adaptation à l'échelle des municipalités québécoises. Les barrières perçues peuvent également modérer l'association entre l'intention d'agir et l'adoption de mesures d'adaptation, ce qui suggère que la force de l'association entre l'intention et la décision de passer à l'action se trouve réduite lorsque les responsables municipaux perçoivent des obstacles à l'action. Les résultats de cette thèse ont des implications importantes sur le plan du suivi et évaluation des progrès en matière d'adaptation, ainsi qu'en ce qui concerne la conception d'interventions visant à favoriser l'adoption de pratiques d'adaptation. / While municipal entities are faced with the need to act to protect their populations from the impacts related to various climate hazards, there is a growing interest in assessing the progress made in terms of adaptation. That said, given the lack of approaches for objectively assessing progress from municipal adaptation efforts, it appears necessary, when developing adaptation indicators, to attach great importance to the methodological and psychometric aspects, such as reliability and validity of the measurement instruments. Consequently, this thesis has two general objectives. The first is to develop and validate two measurement indices with a view to drawing a portrait of the current situation in Quebec municipalities regarding practices and behaviours for adapting to heat waves, floods and Lyme disease. The next objective is to identify the factors associated with Quebec municipalities' implementation of adaptation interventions related to these three hazards. The thesis is based on three articles. The first article illustrates the development and validation process, using metrological analyses, of an index of adaptation to heat waves and floods at the level of urbanists and urban planners working in Quebec's municipal entities. The second article rests on the theory of planned behaviour as well as on some theoretical constructs of the health belief model to predict the implementation of preventive interventions for Lyme disease across Quebec municipalities. Finally, the purpose of the third article is to identify the psychosocial factors of the theory of planned behaviour that best predict and explain the adoption of adaptation behaviours, this time to heat and floods, by Quebec's municipal authorities. The indices developed help provide a first multidimensional view of Québec municipalities' levels of adaptation. The results show that, generally, the municipalities are active, even though they are less frequently involved in structuring adaptation measures which may have significant financial and strategic implications for the organization than in the adoption of groundwork adaptation actions. These results suggest that a relatively large number of municipalities are carrying out adaptation actions, but not as part of an official adaptation process, in the sense of continuous adaptive management. As for the factors associated with the implementation of adaptation measures, the analyses showed that contrary to social norms, attitudes towards the adoption of adaptation practices and perceived barriers seem to represent important predictors of adaptation across Quebec municipalities. Perceived barriers may also moderate the association between the intention to act and the adoption of adaptation measures, which suggests that the strength of the association between the intention and the decision to take action is reduced when municipal officials perceive obstacles to the action. The results of this thesis have significant implications for the monitoring and evaluation of the progress made in terms of adaptation, as well for the designing of interventions intended to promote the implementation of adaptation practices.

Selon les projections climatiques du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, les événements météorologiques extrêmes (ÉME) seront plus fréquents dans les prochaines années. Ces événements peuvent entraîner des problèmes au niveau de la santé mentale et du bien-être psychosocial chez les personnes exposées. Dans le territoire à l'étude, soit les régions sociosanitaires de Chaudière-Appalaches et du Bas-Saint-Laurent, on prévoit une augmentation de la fréquence et de l'intensité des ÉME, dont les inondations et les vagues de chaleur. En réponse à ces prévisions, les intervenants du système de santé doivent se préparer afin d'intervenir efficacement auprès des communautés lorsque survient un ÉME afin de limiter les impacts sur la santé mentale. Pour cela, ils doivent être en mesure d'identifier les communautés où la population est la plus vulnérable aux effets des ÉME. L'objectif général de la recherche est donc de développer un indice géographique de la vulnérabilité psychosociale de la population face aux inondations et aux vagues de chaleur. Les objectifs spécifiques sont : (1) d'établir un portrait des populations vulnérables du point de vue des impacts des ÉME sur la santé mentale des populations exposées (2) d'élaborer un indice synthétique de la vulnérabilité psychosociale de la population qui permettra d'identifier géographiquement la distribution de cette vulnérabilité (3) de déployer une application web qui favorisera la diffusion et le partage de l'indice. Pour atteindre ces objectifs, une analyse en composantes principales a été réalisée, ce qui a permis de produire des indices synthétiques de vulnérabilité. Ces derniers ont ensuite été cartographiés, puis intégrés dans une application web. Les résultats montrent une plus grande vulnérabilité psychosociale dans les grands centres urbains, et ce autant pour les inondations que pour les vagues de chaleur. La vulnérabilité diminue ensuite en périphérie de ces centres et augmente dans les zones plus rurales. / According to climate projections from the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), EWEs (extreme weather events) are set to become more frequent in the coming years. These events can lead to mental health problems and affect the psychosocial well-being of those exposed. In our study area, the Chaudière-Appalaches and Bas-Saint-Laurent sociosanitary regions, the frequency and intensity of EWEs, including floods and heat waves, are expected to increase. In light of these predictions, health and public safety professionals must be prepared to intervene effectively in communities when an EWE occurs, to limit the impact on mental health and psychosocial well-being. To do this, they need to be able to identify the communities where the population is most vulnerable to the effects of EWEs. The general aim of the research is therefore to develop a geographical index of the population's psychosocial vulnerability to floods and heat waves. The specific objectives are: (1) to establish a portrait of vulnerable populations and social inequalities in terms of the impacts of EWEs on the mental health and psychosocial well-being of exposed populations (2) to develop an index of the psychosocial vulnerability of the population that will make it possible to geographically identify the distribution of this vulnerability (3) to deploy a web application that will promote the dissemination and sharing of the index. To achieve these objectives, a principal component analysis was used to reduce the number of variables used in the psychosocial vulnerability index. The vulnerability indices and each variable used were then mapped and integrated into a web application using Experience Builder. The results show greater psychosocial vulnerability in major urban centres, for both floods and heat waves. Vulnerability then decreases on the outskirts of these centres and increases in more rural areas.

Les bassins versants du pourtour méditerranéen français sont touchés par des pluies parfois intenses et à fort cumuls, qui peuvent engendrer des crues à cinétique rapide. Les derniers exemples majeurs en date sont ceux de l’Aude en 1999, du Gard en 2002 et du Var en 2010, dont les conséquences furent dramatiques. Ces travaux de thèse visent à évaluer une approche de modélisation complémentaire aux outils dont disposent déjà les Services de Prévision des Crues pour la prévision des crues à cinétique rapide : le couplage de modèles hydrologique et hydraulique, qui est a priori adapté pour la modélisation à l’échelle des grands bassins méditerranéens, de superficies supérieures à 1 000 km² (Ardèche, Cèze, Gardon, Vidourle…). Des éléments de réponses aux 4 questions suivantes sont recherchés : 1) le couplage est-il adapté pour la modélisation des débits atteints lors d’évènements passés, d’importance intermédiaire ? 2) le couplage est-il performant pour la modélisation des débits, cotes atteintes, et extension d’inondation, observés lors d’un épisode majeur? 3) comment envisager d’améliorer la modélisation des apports latéraux non-jaugés au modèle hydraulique, tout en adoptant une démarche adaptée à la prévision ? 4) le couplage est-il performant en prévision ? Le couplage employé combine le modèle hydrologique SCS-LR de la plateforme ATHYS (Bouvier et al., 2004), et le code de modélisation hydraulique 1D MASCARET (EDF-CETMEF, 2011). Il est appliqué au bassin versant du Gardon (2 040 km²), dans le sud de la France. / The French catchments around the Mediterranean Sea are affected by intense rains, which can cause fast and flash floods. The last major events are the one of the Aude river in 1999, of the Gard area in 2002, and of the Var area in 2010, whose consequences were tragic. This PhD intends to assess a modeling strategy complementary to the tools that are already used by the regional flood warning services: the coupling of hydrologic and hydraulic models, which is a priori well-adapted for the modelling of catchments of large-scale areas (larger than 1 000 km²) around the Mediterranean Sea (such as the ones of the Ardèche river, the Cèze river, the Vidourle river, the Gardon river…). The works aim at bringing elements of responses to the following questions: 1) is the coupling adapted to the modelling of floods hydrographs of past events of moderate importance? 2) in case of an extreme event (like in September 2002), is the coupling effective for the modelling of discharges, of water levels, and of flood extension? 3) how can we improve the modelling of ungauged lateral inflows to the hydraulic model, while applying a method adapted to forecasting? 4) Is the coupling efficient at forecasting? The coupling used combines the SCS-LR hydrologic model of the ATHYS platform (Bouvier et al., 2004), and the MASCARET 1D hydraulic model (EDF-CETMEF, 2011). It is applied to the Gardon river basin (2 040 km²), in the South of France.

Depuis le développement des mesures satellites de nombreuses missions spatiales sont dédiées au suivi de l'atmosphère et de la surface terrestre. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre de la mission Megha-Tropiques dédiée au cycle de l'eau et de l'énergie en zone tropicale. L'objectif est d'évaluer le potentiel des estimations de précipitation par satellite pour des applications hydrologiques en zone tropicale. Les Tropiques réunissent les plus grands fleuves du globe, mais ne bénéficient pas de réseaux d'observation in-situ denses et continus permettant une gestion intégrée efficace de la ressource et des systèmes d'alertes. Les estimations des précipitations issues des systèmes d'observation satellite offrent une alternative pour ces bassins peu ou pas instrumentés et souvent exposés aux extrêmes climatiques. C'est le cas du fleuve Niger, qui a subi une grande variabilité climatique depuis les années 1950, mais aussi d'importants changements environnementaux et hydrologiques. Depuis les années 2000, le Niger moyen connaît une recrudescence des inondations pendant la période de crue Rouge (engendrée par ses affluents sahéliens pendant la mousson). A Niamey, des niveaux record de hauteur d'eau et de période d'inondation ont été enregistrés en 2003, 2010, 2012 et 2013, engendrant de nombreuses pertes humaines et matérielles. Ces travaux analysent l'influence du forçage pluviométrique sur les inondations liées à la crue Rouge à Niamey. Une gamme de produits pluviométriques (in situ et satellite) et la modélisation hydrologique (ISBA-TRIP) sont combinés pour étudier : (i) l'apport des produits satellite pour diagnostiquer la crue Rouge récente, (ii) l'impact des caractéristiques des produits et de leurs incertitudes sur les simulations et enfin (iii) l'évaluation du rôle des précipitations, face aux changements de conditions de surface, dans l'évolution de la crue Rouge à Niamey depuis les années 1950. L'étude a mis en évidence l'impact des caractéristiques des estimations des précipitations (cumul, intensité et distribution spatio-temporelle) sur la modélisation hydrologique et le potentiel des produits satellites pour le suivi des inondations. Les caractéristiques des précipitations se propageant dans la modélisation, la détection des inondations est plus efficace avec une approche relative à chaque produit plutôt qu'avec un seuil absolu. Ainsi des produits présentant des biais peuvent être envisagés pour la simulation hydrologique et la détection des inondations. Le nouveau produit TAPEER de la mission MT présente un fort potentiel hydrologique, en 2012 et pour la zone d'étude. D'autre part, l'étude de la propagation de l'erreur associée à ces précipitations a mis en évidence, la nécessité de déterminer la structure du champ d'erreur pour l'utilisation d'une telle information en hydrologie. Enfin la modélisation a été utilisée comme levier pour décomposer les sensibilités de la crue Rouge aux variations des précipitations et des conditions de surface. Pour simuler les changements hydrologiques entre les périodes 1953-1982 et 1983-2012, les changements d'occupation du sol et d'aire de drainage doivent être pris en compte. Puis les variations des précipitations peuvent expliquer les changements majeurs décennaux et annuels entre les années 1983 et 2012. / Since the development of satellite based remote sensing in the 1970s, many missions have been dedicated to monitoring the terrestrial atmosphere and surfaces. Some of these satellites are dedicated to the Tropics with specific orbits. Megha-Tropiques (MT) is devoted to the water and energy cycle in the tropical atmosphere and provides an enhanced sampling for rainfall estimation in the tropical region. This PhD work was initiated within MT hydro-meteorological activities, with the objective of assessing the hydrological potential of satellite rainfall products in the Tropics. The world most important rivers lay in tropical areas where the in situ observation networks are deficient. Alternative information is therefore needed for water resource management and alert systems. The present work focuses on the Niger River a basin which has undergone drastic climatic variations leading to disasters such as droughts and floods. Since 1950, the Niger has been through 3 main climatic periods: a wet period (1950-1960), a long and intense drought period (1970-1980) and since 1990 a partial recovery of the rainfall. These climatic variations and the anthropic pressure, have modified the hydrological behaviour of the basin. Since 2000, the middle Niger River has been hit by an increase of floods hazards during the so-called Red flood period. In Niamey city, the highest river levels and the longest flooded period were recorded in 2003, 2010, 2012 and 2013, leading to heavy casualties and property damage. This study combines hydrological modelling and a variety of rainfall estimation products (satellite and in-situ) to meet several objectives: (i) the simulation of the Niamey Red flood and the detection of floods (during the recent period 2000-2013) (ii) the study of the propagation of satellite rainfall errors in hydrological modelling (iii) the evaluation of the role of rainfall variability, and surface conditions, in the changes of the Red flood in Niamey since the 50s. The global model ISBA-TRIP, is run with a resolution of 0.5° and 3h, and several rainfall products were used as forcing. Products derived from gauges (KRIG, CPC), pure satellite products (TAPEER, 3B42RT, CMORPH, PERSIANN) and mixed satellite products adjusted by rain gauges (3B42v7, RFE2, PERSIANN-CDR). This work confirms the hydrological potential of satellite rainfall products and proposes an original approach to overcome their biases. It highlights the need for documenting the errors associated with the rainfall products and the error structure. Finally, the hydrological modelling results since the 1950s have given a new understanding of the relative role of rainfall and surface conditions in the drastic increase of flood risk in Niamey.

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Il n'existe à présent que peu de modèles aux volumes finis non structurés (UFVM: Unstructured Finite-Volumes Methods) développés pour simuler les écoulements à surface libre. La difficulté principale rencontrée durant ce développement est liée à la géométrie complexe du domaine de calcul et aux variations de fonds très irréguliers avec la présence des zones sèches ou/et mouillées. Ce mémoire de thèse présente le développement d'un modèle numérique 2D, baptisé ECOMOD-UFVM, qui est basé sur la résolution des équations de Saint-Venant par une technique de projection couplée à une UFVM. La UFVM permettra une modélisation plus proche de la géométrie souvent complexe des zones côtières et estuariennes. Dans un premier temps, un seul schéma ULSS (Upwind Least Squares Scheme) du 2ème ordre a été introduit dans le code pour traiter les termes de convection, responsables des oscillations et diffusions numériques indésirables. Une dizaine de cas-tests proposés dans les études d'écoulements à surface libre existantes ont été réalisés : écoulements à surface libre; problèmes de rupture de barrages. Les résultats des cas-tests sont satisfaisants et nous permettent d'envisager avec confiance le passage à deux applications grandeur nature: la rupture du barrage de Malpasset (France) et l'inondation par les crues éclairs dans la ville de Dongchuan (Chine). Les résultats du présent travail confirment la fiabilité, la précision, la stabilité, et la robustesse du code développé dans la résolution des équations de Saint-Venant décrivant les écoulements de tout genre : lent, rapide et torrentiel sur tout type du fond : sec/mouillé, plat ou en grande pente, régulier ou très irrégulier.