This thesis analyses the impacts of winter snowpack and subsequent spring and summer liquid precipitation on low flows in the warm season. Meltwater is an important source of groundwater recharge. From groundwater storage streams are donated during summer months. Snow accumulation during cold season is reduced and snowmelt occurs earlier, which is a result of climate change and leads to lower groundwater recharge rates. That is the reason why change in snow cover dynamics affects summer low flows. Main goals of this thesis are to analyse how snow cover affects low flows I warm season and to compare it with impact of spring and summer precipitation. A conceptual runoff model HBV-light has been used to simulate the snow water equivalent (SWE) and streamflow from three mountain catchments. The integrated multi-variable model calibration procedure was used to calibrate the model. The model was used to simulate the snow and streamflow from 1981 to 2014. Besides the mentioned simulation, two hypothetical scenarios have been performed. These two scenarios accounted for reduced spring and summer liquid precipitation. In the first scenario, precipitation after maximum annual SWE was reduced to 75% of the real measured precipitation. In the second scenario, precipitation was reduced to 50% of the real...

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Une zone d’élargissement/rétrécissement (ZER) du chenal principal de la Loire moyenne (France), incluant une bifurcation asymétrique, est étudiée par courantométrie, bathymétrie multifaisceaux et jaugeages solides. Elle offre une morphologie dont l’évolution est influencée par la morphodynamique des barres sédimentaires. Les forçages induits par les variations de largeur du chenal et la configuration des barres structurent les flux liquides et solides qui, par rétroaction, conditionnent l’évolution des barres. En crue, les relations entre l’hydrodynamique, le charriage et la dynamique des dunes s’ajustent aux variations de débit et engendrent l’érosion du lit en montée des eaux puis son aggradation en décrue. En période de basses eaux, la forte mobilité des sédiments favorise une active morphogenèse. Le charriage total est estimé à 480 000 t pour 2010. La bifurcation module la structure des écoulements seulement après submersion totale du seuil d’entrée du chenal secondaire. L’exportation de la charge de fond vers l’annexe hydraulique semble facilitée par l’érosion du seuil d’entrée ainsi que par la présence d’une barre au pied de cette même marche. / A widening/narrowing area (ZER) of the main channel of the middle reaches of the Loire River (France), including an asymmetrical bifurcation, are studied from hydraulic measurements, multibeam bathymetries and sediment sampling. The evolution of the ZER’s morphology is influenced by the morphodynamics of bars. The forcing effects induced by channel width variations and by bars configuration determine the structure of water and sediment fluxes which affect, in turn, the bars evolution. During floods, the links between hydrodynamics, bedload transport and dunes dynamics adjust to discharges variations and cause bed erosion before the flood’s peak and bed aggradation after. Due to the high sediment mobility, the low flow periods highly affect the morphological evolution of the ZER. In 2010, the total bedload transport reached 480 000 t. The bifurcation influences the flow structure only after the total submersion of the inlet step of the secondary channel. The exportation of the bed-material load toward the secondary channel becomes probably significant after the erosion of the inlet step as well as by the presence of a bar in front of this step.

Les étiages extrêmes entraînent souvent des conséquences importantes sur de multiples secteurs socio-économiques. Les récentes études liées au changement climatique semblent indiquer que ces événements risquent de devenir plus sévères et plus fréquents au cours des prochaines décennies. Malheureusement, le peu de données hydrométéorologiques disponibles avant les années 1970 ne permet pas de remettre dans un contexte historique les derniers événements observés ni ceux projetés par les études d'impact. Ces travaux de thèse s'attachent ainsi à améliorer l'état des connaissances sur les étiages extrêmes historiques ayant touché le territoire français depuis la fin du XIXe siècle grâce à une reconstruction hydrométéorologique. Ils proposent aussi un nouveau cadre méthodologique pour l'étude de ces extrêmes.Des informations sur la situation synoptique atmosphérique depuis la fin du XIXe siècle ont récemment été mises à disposition de la communauté via des réanalyses globales étendues comme la Twentieth Century Reanalysis (20CR). Ces travaux introduisent la méthode SCOPE qui permet de reconstruire la météorologie locale sur l'ensemble de la France à partir de la réanalyse 20CR. Elle produit un ensemble de 25 chroniques météorologiques spatialement homogènes de précipitations, température et évapotranspiration sur la période 1871-2012 et sur une grille de 64 km² recouvrant la France. Ces séries constituent le jeu de données SCOPE Climate, qui est ensuite utilisé comme forçage d'un modèle hydrologique sur un large échantillon de plus de 600 bassins versants français faiblement anthropisés. Un ensemble de 25 reconstructions de débits journaliers, appelé SCOPE Hydro, est ainsi produit entre 1871 et 2012. SCOPE Climate et SCOPE Hydro ont tous deux montré de bonnes performances en comparaison de données indépendantes de leur construction.Des événements spatio-temporels d'étiage extrême sont finalement identifiés et caractérisés à partir des chroniques de débit de SCOPE Hydro. Ces événements sont tout d'abord définis localement comme une période où le débit se trouve en-dessous d'un seuil mixte, combinaison d'un seuil fixe et d'un seuil variable avec la saison. Un regroupement spatial des événements locaux au sein du même événement spatio-temporel d'étiage extrême est effectué à l'échelle de la France, suivant une méthode spécialement mise au point dans le cadre de ces travaux. A l'issue de ces étapes, un événement peut être étudié localement ou à l'échelle nationale, grâce à des caractéristiques d'étendue, de durée ou de sévérité. Cette méthodologie permet d'identifier des événements exceptionnels d'étiage extrême anciens et peu connus (1878, 1893, 1942-1949), ou relativement récents mais peu documentés (1972, 1978, 1985), en plus de ceux connus (1921, 1976, 1989-1990, 2011). L'étude de l'évolution de ces événements sur 140 ans montre une plus grande proportion du territoire français touchée par des étiages extrêmes après les années 1940. Une comparaison des événements reconstruits à des sources documentaires faisant mention des sécheresses passées montre une bonne cohérence entre reconstructions et réalité.Ce travail de thèse contribue aux questions scientifiques d'actualité, notamment dans le cadre de la variabilité climatique et du changement climatique d'origine anthropique et de leurs conséquences hydrologiques. Ces travaux proposent deux méthodes innovantes sur la descente d'échelle statistique multivariée et l'identification spatio-temporelle des événements d'étiage extrême. Ils ont par ailleurs produit deux jeux de données hydroclimatiques ensemblistes de référence utilisables pour tout type d'étude climatique et hydrologique requérant une profondeur historique importante. / Extreme low-flow events have significant consequences on numerous socio-economic fields. Hydroclimate projections for the 21st century suggest an increase in low-flow severity and frequency. Nevertheless, projected events as well as recent observed events can hardly be put into a sufficiently long historical perspective due to the lack of hydrometeorological data before the 1970s. This work proposes to improve the knowledge on past extreme low-flow events having affected France since the end of the 19th century thanks to a hydrometeorological reconstruction. It also provides a new methodological framework to study these extreme events.Information on the atmospheric synoptic situation since the end of the 19th century have recently been released to the scientific community through extended global reanalyses like the Twentieth Century Reanalysis (20CR). This work introduces the SCOPE method that provides local meteorological reconstructions on the entire France derived from the 20CR reanalysis. SCOPE produces a 25-member ensemble of spatially coherent meteorological series of daily precipitation, temperature and evapotranspiration over the 1871-2012 period and on a 64 km² grid covering France. This dataset, called SCOPE Climate, is then used as forcings to run continuous hydrological simulations over more than 600 near-natural French catchments leading to a 25-member ensemble of daily streamflow time series -- called SCOPE Hydro -- between 1871 and 2012. SCOPE Climate and SCOPE Hydro show a relatively high skill during validation experiments against independent data.Spatio-temporal extreme low-flow events are finally identified and characterised from SCOPE Hydro reconstructed series. The events are first locally identified based on deficit characteristics under a novel combination of a fixed threshold and a daily variable threshold. A spatial matching procedure at the scale of France is developed in order to spatially assemble local extreme events into the same spatio-temporal event. After these steps, an event can either be studied at the local or national scale through its spatial extent, duration or severity characteristics. This work identified past and little known exceptional extreme events (1878, 1893, 1942-1949) or recent but poorly documented events (1972, 1978, 1985) besides well-known events (1921, 1976, 1989-1990, 2011). The evolution of these events since 1871 shows that a greater proportion of the French territory is affected by extreme low-flow events since the 1940s. A good coherence is found between reconstructed events and documentary sources on historical droughts.This work contributes to timely scientific issues, especially within the context of climate change and its hydrological impacts. This work proposes two innovative methods on multivariate statistical downscaling and spatio-temporal identification of extreme low-flow events. It also produced two reference hydroclimatic datasets that may be used in any study requiring long hydrometeorological series.