Dans l’analyse des signaux d’origine naturelle, nous sommes souvent confrontés à des situations où nous ne savons pas si un changement s’est produit, ni où le possible point de changement peut être localisé. Cependant, diverses méthodes en traitement du signal reposent implicitement sur une hypothèse de stationnarité, car le cas stationnaire est bien défini dans une perspective théorique. D’un autre côté, tous les processus du monde réel sont a priori non-stationnaires et, dans la majorité des cas, cette supposition se révèle vraie. Etant donné qu’il existe de nombreuses façons par lesquelles la propriété de stationnarité peut être enfreinte, différents tests de stationnarité ont été développés pour tester les différentes formes de non-stationnarité. Cette thèse se concentre sur la conception et l’amélioration des techniques qui peuvent être appliquées aux signaux environnementaux, plus spécifiquement, les signaux hydrométéorologiques. Les techniques qui ont été développées présentent certaines caractéristiques qui sont préférables pour tester les données environnementales (i.e. être non-parametrique, être capable d’extraire automatiquement les informations des données disponibles, être capable d’identifier un changement dans les moments statistiques du premier et du second ordre). Dans cette thèse, le test de stationnarité et la détection de point de changement ont été abordés séparément: les tests de stationnarité rejettent la stationnarité de tout l’intervalle d’observation, tandis que pour détecter les points de changement, nous testons les signaux pour les quels la stationnarité a déjà été rejetée. Dans cette thèse, de nombreuses contributions et de nouvelles approches de ces sujets sont proposées. La dernière partie de la thèse consiste à appliquer toutes les approaches développées sur des données environnementales. Les données ont été générées par le Canadian Regional Climate Model (CRCM), un modéle très réaliste qui prend en compte de nombreuses interactions physiques complexes.La cohérence des résultats obtenus confirme le potentiel des approches proposées au regard des approches concurrentes. / In the analysis of the signals of natural origin, we are often confronted with situations where we do not know if a change occurred, or where the possible point of change can be located(localized). However, diverse methods in signal processing rest(base) implicitly on a hypothesis of stationarity, because the still case is defined well in a theoretical prospect(perspective). On the other hand, all the processes of the real world are a priori non-still and, in the majority of the cases, this supposition shows itself true. Given that there are numerous manners by which the property of stationarity can be broken, various tests of stationarity were developed to test the various forms of non-stationarity. This thesis(theory) concentrates on the conception(design)

Le cycle hydrologique est une composante clef du climat de la Terre et sa compréhension repose à la fois sur les observations et sur les simulations de ses différents aspects, tels le transport, les changements de phase ou encore ses interactions avec le rayonnement. Les satellites géostationnaires METEOSAT ont, à leur bord, des radiomètres qui observent, dans l'infrarouge, la vapeur d'eau d'une large couche de la troposphère des régions tropicales et subtropicales de la région Afrique / Océan Atlantique. Disponibles depuis les années 80, ces observations dites "Vapeur d'Eau" donnent ainsi la possibilité d'étudier la distribution de la vapeur d'eau de la troposphère libre tropicale et sa variabilité depuis des échelles de temps journalières jusqu'à des échelles décennales. Dans cette thèse, une archive d'humidité de la troposphère libre (Free Tropospheric Humidity -FTH-), de haute résolution spatiale (0,625°x0,625°) et temporelle (3h), est élaborée à partir des observations IR de la succession des satellites METEOSAT (MET-2 à MET-5), dont l'étalonnage est ajusté sur celui du canal 12 du sondeur HIRS (NOAA-12) pris comme référence. En ciel clair, nous montrons que les mesures "VE" des régions tropicales et subtropicales s'interprètent en terme d'humidité relative moyenne d'une couche variable de l'atmosphère, définie de façon précise par le jacobien d'humidité relative, décrivant la sensibilité de la mesure à des perturbations locales relatives du profil d'humidité relative. Les nuages de basse altitude affectant la mesure "VE" de façon négligeable, ceux-ci sont échantillonnés, en plus du ciel clair, à partir des informations sur la nébulosité issues de l'analyse multi-spectrale ISCCP. Cette sélection des nuages bas amène une meilleure représentation des régions subtropicales et du proche environnement convectif. Des analyses de la distribution de la vapeur d'eau troposphérique sont menées et révèlent l'importance de la variabilité relative de la FTH des zones sèches subtropicales, notamment pour la région de l'Est de la Méditerranée. A l'échelle intrasaisonnière, l'utilisation d'un modèle de transport lagrangien permet de montrer que l'humidité relative à 500hPa de cette région de subsidence est caractérisée par un mélange de masses d'air tropicales et extra-tropicales, provenant de zones plus ou moins froides de la troposphère. La base de données est également utilisée dans le but d'évaluer les simulations de modèles de climat, dans le cadre d'un exercice international d'intercomparaison, montrant la difficulté des modèles à reproduire la variabilité interannuelle de la FTH des régions sèches subtropicales.