Les spéléothèmes (concrétions carbonatées se formant dans les zones karstiques) sont des archives paleo-climatiques reconnues, dont l’intérêt majeur est de pouvoir être datées précisément par la méthode Uranium-Thorium. En revanche, les traceurs traditionnellement utilisés pour reconstruire les climats passés à partir de ces objets géologiques ne sont pas directement quantifiables en termes de paramètres climatiques comme la température moyenne, ou la quantité de précipitation. Les variations des concentrations en éléments traces contenus dans les spéléothèmes ont pu être relié dans certains sites aux changements climatiques passés, mais des doutes existent sur la robustesse de leur signal au sein d’une même grotte et entre différents sites.Nous nous sommes appliqués à déterminer les variations au cours des 50 000 dernières années de plusieurs catégories d’éléments (alcalino-terreux, uranium, et terres rares) dans des stalagmites de deux grottes situées dans le sud de la France (les grottes de Villars en Dordogne et de Chauvet en Ardèche), par spectrométrie ICP-MS. Les spéléothèmes sélectionnés ont déjà été datés et ont enregistré les variations paleo-environnementales à travers les isotopes stables de la calcite. Trois périodes d’étude caractérisées par des changements particuliers sont étudiées: le stade isotopique 3 de la dernière période glaciaire (~50-30 ka), la dernière déglaciation (~20-10 ka) et la fin de l’Holocène (~2-0 ka).Le signal des variations des alcalino-terreux à Villars pendant le stade isotopique 3 est significatif et robuste. La variabilité du strontium notamment, qui provient de processus hydrologiques intra-karst, suit les événements climatiques rapides enregistrés dans l’hémisphère Nord. D’autre part, le comportement de nombreux éléments traces pendant la déglaciation est similaire entre les grottes de Villars et de Chauvet. Enfin, des changements du couvert végétal sont probablement à l’origine des changements synchrones enregistrés par les éléments traces et les isotopes stables de la calcite au cours des deux derniers millénaires à Villars.Par ailleurs, l’étude des coefficients de partition des alcalino-terreux, de l’uranium et des terres rares dans des conditions variées montre l’importante de la variabilité inter-site de leur partitionnement. / Calcareous deposits forming within caves, also known as speleothems, have become acknowledged paleoclimatic archives. One of their main interests is that they can be absolutely dated by Uranium-Thorium methods. However, traditionally used speleothem climatic proxies cannot be directly translated into environmental variables such as the mean annual temperature or the amount of annual rainfall. In some contexts, the variations of trace element concentrations in speleothem calcite could be linked to past climatic changes, but the robustness of trace element signals between speleothems of the same or nearby caves is still questionable.We determined by ICP-MS the concentrations of several families of chemical elements (alkaline-earth metals, uranium, rare-earth elements) in stalagmites from two caves located in Southern France (Villars cave in Dordogne and Chauvet Cave in Ardèche) spanning the last 50,000 years. The selected speleothems had already been dated and their stable isotope profiles had proven to record paleoenvironmental fluctuations occurring during three separate periods: the Marine Isotopic Stage 3 or MIS 3 (~50-30 ka), the Last Deglaciation (~20-10 ka), and the end of the Holocene (~2-0 ka).Variations of alkaline-earth metals recorded in two stalagmites from Villars Cave during MIS 3 are significant and robust. Notably, Sr concentrations follow the rapid climatic changes recorded in the Northern Hemisphere. Furthermore, several trace elements behave similarly during the Last Deglaciation in the Villars and the Chauvet Cave. Finally, changes of the vegetation cover above the cave are likely to have caused the synchronous fluctuations of the trace element and stable isotope contents that happened during the last two thousand years in Villars speleothems.Lastly, the partition coefficients of alkaline-earth metals, uranium and rare-earth elements were measured in different sites and conditions and proved to be very site-dependent.

Les sécheresses des années 1970 accentuées dans les années 1980 et les aménagements hydroagricoles ont eu pour conséquence une certaine dégradation des ressources naturelles du delta intérieur du fleuve Niger (DIN). Cette dégradation des ressources naturelles associées à la pression croissante de la population sur le milieu a conduit à une gestion conflictuelle de ces ressources. De plus, le système d’exploitation actuel des ressources et le fonctionnement hydrologique font du DIN un écosystème complexe à gérer. Dans ces travaux, nous adoptons une approche intégrée et pluridisciplinaire pour aborder la problématique de gestion des ressources du DIN. L’approche mobilise l’hydrologie, la sociologie, l’agronomie et l’économie. L’analyse des données hydrologiques a permis de mettre en évidence une différence significative entre les dates de passage des maximums des fleuves Niger et Bani qui alimentent le DIN. Cette différence impacte les calendriers des principaux systèmes de production contribuant ainsi à exacerber les conflits. Les stratégies de gestion élaborées avec les parties prenantes, allient des pratiques de sécurisation et de maîtrise de l’eau, d’intensification, de régénération des ressources, de renforcement des capacités et des incitations économiques. Par ailleurs, dans un contexte de variabilité climatique accrue, nous avons analysé les perceptions d’un échantillon de pêcheurs, d’éleveurs et de cultivateurs sur la prévision du climat et sur l’intérêt des prévisions climatiques et des crues. Il ressort que les besoins en information climatique des usagers d’une plaine inondable comme le DIN se rapportent surtout aux dates de début de saison, de passage des maximums de crue, de la date d’arrivée des crues et des hauteurs maximales de crue. L’intérêt économique simulé de l’information climatique pour un système agraire de riziculture inondée présente un gain moyen de 10%. Par contre le coût des éventuelles erreurs de prévision serait particulièrement élevé pour les producteurs avec un déficit moyen sur le revenu de 24%. / The droughts of the 1970s intensified in the 1980s and the development of irrigation schemes upstream of the Inner Niger Delta in Mali (IND) have resulted in the degradation of natural resources. This degradation of natural resources associated with the increasing population pressure on the environment has led to a more conflictive management of these resources. In addition, the current operating system of resources and the hydrological functioning of the IND make the management of the ecosystem more complex.In this work, we adopt an integrated and multidisciplinary approach to address the IND resource management issues. The approach mobilizes hydrology, sociology, agronomy and economy.The analysis of hydrological data has highlighted a significant difference between the maximum passing dates of the two rivers that supply the IND. This difference impacts the schedules of the main production systems thus contributing to exacerbate conflict. The management strategies developed with stakeholders combine the practices of security and water control, intensification, resource regeneration, capacity building and economic incentives. Moreover, in a context of increased climate variability, we analyzed the perceptions of a sample of fishermen, herders and farmers on climate prediction and their interest of climate and flood forecasts.. It appears that the need for climate information of floodplain users as IND relate mainly to the onset date of rainy season, flood maximum passaging date, the arrival of floods and flood peak heights.The simulated economic value of climate information for an agrarian system of flooded rice obtains an average gain of 10%. As against the cost of possible prediction errors is particularly high for producers with an average deficit on income of 24%.

Cette thèse a pour objectif principal d'établir un diagnostic du fonctionnement hydrologique du bassin béninois du fleuve Niger dans le contexte de la péjoration pluviométrique qui a sévèrement touché l'Afrique depuis la décennie 1970. Pour atteindre cet objectif, cette étude s'est appuyée sur trois grands types de données : météorologiques (pluie, température, humidité relative, évapotranspiration potentielle, évapotranspiration réelle), hydrologiques (écoulement, recharge) et des états de surface (superficie des types d'occupation du sol, NDVI). Elle s'est ordonnée autour de trois grands axes Le premier, consacré à l'étude de la variabilité hydro-climatique sur la période 1955-1992, montre que les déficits pluviométriques des décennies 1970 et 1980 ont été largement amplifiés dans les écoulements de toutes les rivières (Mékrou, Alibori, Sota) du bassin béninois du fleuve Niger. Les déficits d'écoulement représentent cinq ou six fois celui de la pluie (Mékrou, Alibori). Ce même déficit pluviométrique est particulièrement amplifié dans la recharge du sous bassin de la Sota à Coubéri : le déficit de la recharge entre les deux sous périodes 1955-1972 et 1973-1992 représente près de cinq fois celui de la pluie. L'étude a aussi montré le comportement différentiel des grès et du socle : Sur le socle (Mékrou, Alibori), l'écoulement est fortement lié à la pluie, comme le montre la valeur élevée du coefficient de corrélation ; en revanche, sur les grès (sous bassin de la Sota à Coubéri), il est lié à la pluie et à la recharge. Le deuxième axe montre l'efficacité des modèles GR4J et GR2M à simuler les écoulements moyens des sous bassins du Niger au Bénin donnée. Ainsi, par l'analyse du critère de Nash appliqué aux écoulements moyens donne des valeurs satisfaisantes (supérieures à 60 % pour la plupart). On peut donc dire que les modèles GR4J et GR2M présentent une certaine efficacité à simuler les écoulements aux pas de temps journalier et mensuel. Toutefois, les Nash sur les écoulements moyens journaliers avec le modèle GR4J sont largement améliorés au pas de temps mensuel avec le GR2M. Dans les sous bassins de la Mékrou, de l'Alibori et de la Sota à Coubéri, les modèles ont identifié une tendance nette à la baisse du cycle hydrologique. On ne doit toutefois pas négliger les limites des résultats obtenus puisque les tests statistiques utilisés n'ont pas pu identifier une tendance avec les modèles dans le sous bassin de la Sota à Gbassè. Le troisième axe, consacré à l'étude d'impact de la dynamique des états de surface sur les écoulements, montre que les types d'occupation du sol ont connu de grands changements entre 1979 et 1992, avec une régression sensible des formations végétales naturelles (forêts et savanes arborées) et une progression marquée des formations anthropiques (mosaïques de cultures et de jachères) pour la même période. Il montre aussi que la recherche de corrélations NDVI/écoulement et résidus NDVI/résidus écoulement indépendamment de la pluie, souligne une relation significative dans les sous bassins de la Mékrou et de la Sota à Gbassè. Les résultats établissent ainsi une relation entre l'activité photosynthétique et l'écoulement, indépendamment de la pluie dans ces sous bassins. Cependant, dans les sous bassins de l'Alibori et de la Sota à Coubéri, on a pas pu mettre en évidence de lien significatif entre l'activité photosynthétique des types d'occupation du sol et l'écoulement. Toutefois, nos résultats sont limités par les données de NDVI qui ne reflètent que l'activité photosynthétique du couvert végétal. Par ailleurs, la longueur de la série des ces données est insuffisante pour tester efficacement l'influence de la dynamique des états de surface sur l'écoulement

La variabilité hydro-climatique du bassin amazonien pendant les 40 dernières années est analysée pour la première fois à partir de données /in situ/ provenant de la totalité du bassin amazonien. L'importance des régions andines dans la variabilité pluriannuelle de l'hydrologie est mise en évidence. Ainsi, une diminution des débits d'étiage et le maintien de forts débits de crues dans le cours principal de l'Amazone, en particulier depuis le début des années 1990, sont liées à une forte diminution des pluies et des débits annuels dans le sud-ouest du bassin et à une augmentation des pluies et des crues dans le nord-ouest.<br>L'explication de la variabilité hydrologique fait appel à des indices océano-atmosphériques mensuels et à des types de temps quotidiens. Ceux-ci sont définis pour l' Amérique du Sud tropicale au moyen des données de réanalyses ERA40 et d'une méthode neuronale. Les caractéristiques et la succession des types de temps sont liées principalement au passage de perturbations extratropicales qui modifient l'orientation des flux méridiens à l'est des Andes et font alterner convergence et divergence dans le sud-ouest et le nord-ouest du bassin.<br>La fréquence des types de temps permet de reconstituer en partie les pluies et d'expliquer aussi bien la variabilité hydrologique aux pas de temps inter et pluri annuels que l'occurrence de crues et d'étiages exceptionnels.

Dans une première partie de ce travail, la fonte estivale partielle de la neige antarctique, qui affecte fortement l'émissivité micro-onde de la surface, est identifiée et comptabilisée au cours de 18 années sur la période 1980-1999. Pour cela, un algorithme de traitement des données satellitales s'adaptant à la variabilité spatiale et inter-annuelle de la température de brillance moyenne de la neige a été développé. Le cumul du produit de la surface affectée par la fonte par la durée de la période de fonte , appelé Cumulative Melting Surface CMS), est un des 3 indices définis et discutés ici. En moyenne sur les 20 années, le CMS Antarctique a diminué de 1.8 ± 1 % an- l, résultat cohérent avec un refroidissement des températures moyennes du mois de janvier sur le continent, récemment identifié par d'autres à partir de mesures dans l'infra-rouge. De plus, les indices de fonte comportent les signatures inter-annuelles de l'Oscillation Antarctique (AO), et peut-être de l'Oscillation Sud El Nino (ENSO). Les modèles actuels de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) prennent mal en compte certaines des caractéristiques du climat des zones polaires. Ainsi, la simulation du bilan d'énergie de surface, donc la fonte, par le MCGA LMDz est encore peu fiable. Afin d'améliorer ce point, nous avons testé une paramétrisation non-locale des flux turbulents de surface pour les couches limites très durables et très stables (typiques de la longue nuit polaire antarctique). Cette paramétrisation autorise la propagation verticale des ondes de gravité depuis la troposphère libre, et simule donc l'apparition de turbulence intermittente dans la couche stable. Malgré la forte variabilité climatique inter-annuelle, il semblerait que la température du sol et l'intensité du vent soient généralement mieux décrites à l'intérieur du continent, mais un problème de découplage entre le sol et le premier niveau vertical du modèle apparaît près de Vostok.

Cette thèse a pour objectif l'étude des modes de connexions climatiques entre les basses et les hautes latitudes associés à la variabilité climatique rapide de la dernière période glaciaire. Elle est basée sur l'analyse géochimique de deux carottes de sédiments marins prélevées dans le Pacifique Est tropical. Les salinités des eaux de surface du Pacifique Est-équatorial sont estimées par des mesures du δ18O des foraminifères planctoniques couplées à des paléothermomètres. Les variations de salinités régionales répondent à la migration latitudinale des zones de convection atmosphérique, permettant de tracer les transferts interocéaniques de vapeur d'eau via l'atmosphère depuis l'Atlantique vers le Pacifique. Les isotopes stables mesurés sur les foraminifères benthiques couplés à des mesures de géochimie organique ont permis d'interpréter ces enregistrements en termes de circulation océanique des eaux intermédiaires, et d'en déduire des modes de ventilation océanique dans le Pacifique.

Les événements de pluies extrêmes et les inondations qui en résultent constituent une préoccupation majeure en France comme dans le monde. Dans le domaine de l'ingénierie, les méthodes d'analyse probabiliste sont pratiquement utilisées pour prédire les risques, dimensionner des ouvrages hydrauliques et préparer l'atténuation. Ces méthodes sont classiquement basées sur l'hypothèse que les observations sont identiquement distribuées. Il y a aujourd'hui de plus en plus d'éléments montrant que des variabilités climatiques à grande échelle (par exemple les oscillations El Niño - La Niña, cf. indice ENSO) ont une influence significative sur les précipitations dans le monde. Par ailleurs, les effets attendus du changement climatique sur le cycle de l'eau remettent en question l'hypothèse de variables aléatoires "identiquement distribuées" dans le temps. Il est ainsi important de comprendre et de prédire l'impact de la variabilité et du changement climatique sur l'intensité et la fréquence des événements hydrologiques, surtout les extrêmes. Cette thèse propose une étape importante vers cet objectif, en développant un cadre spatio-temporel d'analyse probabiliste régionale qui prend en compte les effets de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Les données sont supposées suivre une distribution, dont les paramètres sont liés à des variables temporelles et/ou spatiales à l'aide de modèles de régression. Les paramètres sont estimés avec une méthode de Monte-Carlo par Chaînes de Markov dans un cadre Bayésien. La dépendance spatiale des données est modélisée par des copules. Les outils de comparaison de modèles sont aussi intégrés. L'élaboration de ce cadre général de modélisation est complétée par des simulations Monte-Carlo pour évaluer sa fiabilité. Deux études de cas sont effectuées pour confirmer la généralité, la flexibilité et l'utilité du cadre de modélisation pour comprendre et prédire l'impact de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Ces cas d'études sont réalisés à deux échelles spatiales distinctes: * Echelle régionale: les pluies d'été dans le sud-est du Queensland (Australie). Ce cas d'étude analyse l'impact de l'oscillation ENSO sur la pluie totale et la pluie maximale d'été. En utilisant un modèle régional, l'impact asymétrique de l'ENSO est souligné: une phase La Niña induit une augmentation significative sur la pluie totale et maximale, alors qu'une phase El Niño n'a pas d'influence significative. * Echelle mondiale: une nouvelle base de données mondiale des précipitations extrêmes composée de 11588 stations pluviométriques est utilisée pour analyser l'impact des oscillations ENSO sur les précipitations extrêmes mondiales. Cette analyse permet d'apprécier les secteurs où ENSO a un impact sur les précipitations à l'échelle mondiale et de quantifier son impact sur les estimations de quantiles extrêmes. Par ailleurs, l'asymétrie de l'impact ENSO et son caractère saisonnier sont également évalués.

L'objectif de ce travail est de montrer la vulnérabilité des paysages forestiers en relation avec la variabilité climatique à l'échelle de la Tanzanie d’une part et d'analyser les dynamiques forestières, afin de réaliser une étude prospective des dynamiques de l'occupation des sols dans les réserves forestières de Pugu et de Kazimzumbwi d'autre part. L'analyse des données TRMM sur la période 2001-2013 a permis de mettre en évidence une variabilité saisonnière et interannuelle des précipitations à l'échelle du pays. Les cartes de précipitations interannuelles ont permis de distinguer les années à faible pluviométrie, les années à forte pluviométrie et les années à pluviométrie intermédiaire. Cette analyse a également permis de mettre en évidence 11 types de régimes pluviométriques marqués par des modes de variabilité saisonnière différents à l'échelle de la Tanzanie. Des oppositions existent entre les régimes pluviométriques de la région centrale savanicole marquées par des hauteurs annuelles faibles, un nombre de mois secs important (7 mois) et plus affectée par la variabilité interannuelle des précipitations d'une part et d’autre part les régions forestières du nord, sud et l'est plus humides et présentant des faibles déficits des hauteurs pluviométriques interannuelles. La sensibilité de la phénologie végétale à la variabilité pluviométrique a été analysé par l'étude des relations spatio-temporelles entre l'indice de végétation normalisé NDVI-MODIS et la pluviométrie (pluie TRMM). Les cartes de corrélations pluie/NDVI mettent en évidence une opposition entre les régions sèches du centre marquée par des paysages de savane fortement vulnérables à la variabilité pluviométrique et les régions du sud de forêts humides de montagnes et des régions côtières de forêts de mangroves réagissant peu à cette variabilité pluviométrique. Dans les régions de savanes du centre l'intensité de la dépendance pluie/NDVI est mesurée par un coefficient de corrélation de 0.70. Un suivi de l'analyse des pressions humaines sur les réserves forestières a été réalisé à partir de l'exemple des forêts de Pugu et de Kazimzumbwi sur la période 1995-2015 à partir de l'imagerie SPOT 6 (haute résolution) et LANDSAT. Les classifications de l’occupation du sol ont été réalisées à partir de la méthode orientée objet. Le bilan forestier montre que, des deux réserves forestières, seule la réserve de Pugu conserve encore près de la moitié de sa surface en forêt en 2015 (55% dont 32 % de forêt dense). À l'inverse la réserve de Kazimzumbwi ne contient que 5 % de forêt dense de sa superficie. Sur l'ensemble de la période étudiée (1995-2014), la sous-période 2009-2014 a été la plus critique en terme de perte de forêt. En effet, en l’espace de 5 ans les réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi ont presque perdu le double de leur superficie. Partant du constat d'une vulnérabilité accrue des pressions humaines dans les réserves, une analyse multicritère a permis d'identifier les zones de fortes et faibles pressions humaines. Les zones les plus vulnérables restent celles situées à proximité des axes de communication et des villes. Ainsi, les réserves forestières sont plus vulnérables dans leurs parties est, proches des routes principales et des grands centres urbains comme Pugu et Kisarawé. L'utilisation d’un modèle pour une modélisation prospective en 2050 a nécessité l’intégration des variables explicatives des changements observés et des cartes d'occupation du sol de 1995 et 2014. Le modèle est validé à partir d’une carte prédite et d’une carte réelle. Le résultat montre une simulation exacte à 72 %. Le modèle prévoit ainsi, à l’horizon 2050 une expansion et densification des surfaces artificialisées notamment à la périphérie nord-est de la réserve de Pugu et au sud dans la réserve de Kazimzumbwi. Cette croissance des surfaces artificialisées entraînera un recul important des surfaces forestières existantes à l’intérieur des réserves. / The objective of this work is on one hand to show the vulnerability of forest landscapes in relation to climate variability at the scale of Tanzania and on the other hand to analyze forest dynamics in order to carry out a prospective study of the dynamics of land use in the forest reserves of Pugu and Kazimzumbwi. Analysis of the TRMM data over the period from 2001 to 2013 has allowed revealing a seasonal and inter-annual variability in precipitation across the country. The inter-annual precipitation maps have made it possible to distinguish the years with low rainfall (2003, 2005, 2012 ), the years of high rainfall (2002, 2007, 2006, 2011) and the years of intermediate rainfall (2001, 2007, 2008, 2009, 2013). It has also help to distinguish 11 types of rainfall regimes marked by different patterns of seasonal variability at the scale of Tanzania. There are oppositions between the rainfall regimes of the central savannah region on one hand marked by low annual heights over an important period of seven dry months, also more affected by inter-annual variability, and the northern, southern and eastern forest regions are more humid and presenting low deficits of heights inter-annual rainfall. The sensitivity of plant phenology to rainfall variability has been analyzed by the examination of the spatio-temporal relationships between the standardized vegetation index NDVI-MODIS and rainfall (rain TRMM). The rain / NDVI correlation maps show an opposition between the dry regions of the center marked by savannah landscapes highly vulnerable to rainfall variability and the southern regions of moist forests, mountains and coastal regions, mangrove forests Reacting poorly to this rainfall variability. In the savannah regions of the center, the intensity of rain / NDI dependence is measured by a correlation coefficient of 0.70. A monitoring of the analysis of human pressures on forest reserves was carried out using the example of the Pugu and Kazimzumbwi forests during the period 1995-2015 using SPOT 6 (high resolution) and LANDSAT imagery. The land use classifications were realized from the object oriented method. The forest review shows that in 2015 (55% of which 32% is dense forest), from the two reserves only the reserve of Pugu still preserves nearly the half of its surface in forest while the reserve forest of Kazimzumbwi contains only 5% of its area. Over the entire period studied, the sub-period 2009-2014 was the most critical in terms of forest loss. In fact, within five years the forest reserves of Pugu and Kazimzumbwi have almost lost the double of their area. Based on the increased vulnerability of human pressures in the Pugu and Kazimzumbwi forest reserves and their periphery, a multicriteria analysis has made it possible to identify areas of high and low human pressures. The most vulnerable areas remain those located close to the communication axes and cities. Consequently forest reserves are more vulnerable in their eastern parts, close to major roads and major urban centers such as Pugu and Kazimzumbwi. The use of a model for prospective modeling in 2050 has required the integration of the explanatory variables of the observed changes and the land use maps of 1995 and 2014. The model is validated from a predicted map and a real map. The result shows an exact simulation at 72%, based on this hypothesis of an increase in anthropogenic human pressures on the two forest reserves over time; we have predicted the land use map of 2050 under the effect of explanatory variables. This prospective modeling therefore envisages, by 2050, an expansion and densification of artificial surfaces, notably at the north-eastern periphery of the reserve of Pugu and on the south in the kazimzumbwi reserve. This growth in artificial surfaces will result in a significant decline in existing forest areas within reserves.

La vapeur d'eau est une composante clé du système climatique. Sa distribution et sa variabilité sont des sources d'incertitude dans les modèles climatiques. L'utilisation d'observations et des réanalyses des Contenus Intégrés en Vapeur d'Eau (CIVE) peut faciliter leur évaluation. Dans ce travail, des données CIVE-GPS retraitées du réseau mondial ont été utilisées pour la période 1995-2010. Afin d'évaluer les incertitudes et les inhomogénéités dans les séries GPS, une comparaison globale avec les données de réanalyse ERA-Interim a été faite. Un bon accord général a été trouvé sur les moyennes, la variabilité et les tendances ait été trouvé. Des interruptions et inhomogénéités ont été constatées dans les séries GPS, ainsi que les problèmes de représentativité dans les zones côtières et de topographie complexe. Dans ERA-Interim, des tendances trop fortes ont été constatées dans certaines régions. ERA-Interim a aussi été comparé avec d'autres réanalyses (MERRA-2, ERA-20C, 20CR), et des différences ont été trouvées dans les tendances de les CIVE sur l'Afrique, l'Australie et l'Antarctique. Enfin, les jeux de données CIVE-GPS et CIVE-ERA-Interim ont été utilisés pour évaluer quatre configurations du modèle de circulation générale atmosphérique LMDZ avec deux physiques, libres et guidées avec les vents d'ERA-Interim. Il a été trouvé que la nouvelle physique est plus humide aux latitudes tropicales. Sans guidage, pour les deux physiques, le modèle présente des difficultés à reproduire les tendances et la variabilité obtenues par GPS et par ERA-Interim. Cela confirme l'importance de la dynamique à grande échelle pour les tendances et la variabilité des CIVE. / Water vapour is a key component of the Earth’s climate system, and its distribution and variability are sources of uncertainty in climate models. The use of long-term integrated water vapour (IWV) observations and reanalyses can help in their assessment. This work pioneered the use of reprocessed GPS IWV data for 1995-2010, converted from estimates of Zenith Total Delay. The conversion was assessed, with the goal of producing a high quality long-term IWV data set. Due to uncertainties in the GPS observations and homogeneity concerns, a global comparison with ERA-Interim reanalysis data was made. Although a general good agreement in means, variability and trends was found, issues in both data sets were highlighted. In GPS, gaps and inhomogeneities in the time series were evidenced, as well as representativeness differences in coastal areas and regions of complex topography. In ERA-Interim, too strong trends in certain regions were found. ERA-Interim was also compared with other reanalyses (MERRA-2, ERA-20C, 20CR), and differences were found in the IWV trends over Africa, Australia, and Antarctica. Finally, GPS and ERA-Interim IWV were used to assess four configurations of the LMDZ atmospheric general circulation model with two different physics and with or without nudging towards ERA-Interim wind fields. Impact of the model physics on the IWV mean was found, with the new physics being moister at tropical latitudes. Overall, the model free runs in both physics have difficulty reproducing the trends and variability observed in ERA-Interim and GPS. This is improved with the nudging, which confirms the importance of large-scale dynamics on IWV trends and variability.

Le Système Nord du Courant de Humboldt (SNCH) est le lieu d’une forte activité biologique due à un upwelling côtier intense. Il abrite l’une des plus grandes populations de l’anchois du Pérou soumis à la plus grande pêcherie monospécifique au monde. Le SNCH héberge aussi de grandes et variables, populations d’oiseaux, composées de trois espèces sympatriques productrices de guano : le cormoran guanay (Phalacrocorax bougainvillii), le fou péruvien (Sula variegata) et le pélican péruvien (Pelecanis thagus), qui se nourrissent principalement d’anchois. Dans ce travail, nous examinons les fluctuations de ces trois populations d’oiseaux marins, en nous concentrant sur le cycle saisonnier de leur reproduction, pour aborder les questions suivantes : Dans quelle mesure les saisonnalités de reproduction diffèrent elles entre espèces ? Dans quelle mesure sont-elles plastiques dans le temps et dans l’espace ? Qu’est ce qui, des conditions environnementales et des activités anthropogéniques affecte le plus la reproduction des oiseaux marins ? Nous abordons ces questions en utilisant des données de présence de reproducteurs (1) dans 30 sites péruviens répartis entre 06°S-18°S (2003-2014) ; et (2) dans un site, pendant trois périodes (1952-1968, 1972-1989, 2003-2014). Nous utilisons des covariables environnementales décrivant les conditions océanographiques, l’abondance, l’accessibilité et la condition des proies, ainsi que des covariables décrivant la pression de pêche. Nous utilisons des modèles d’occupation multi-saisonniers pour caractériser la saisonnalité de la reproduction et la relier aux covariables environnementales. Nous utilisons aussi des analyses en composantes principales fonctionnelles pour classifier les différences de saisonnalité entre sites, et des forêts aléatoires de régression pour analyser la contribution relative des covariables à la variabilité de la saisonnalité de reproduction.Nous mettons en évidence qu’en moyenne, la reproduction démarre au cours de l’hiver austral / début de printemps et prend fin en été / début d’automne, ce patron étant plus marqué chez les fous et pélicans que chez les cormorans. La reproduction est calée dans le temps de telle sorte à ce que les jeunes prennent leur indépendance lorsque les conditions de production primaire, d’abondance et d’accessibilité des proies sont maximales. Ce patron est unique en comparaison avec les autres écosystèmes d’upwelling et peut être expliqué par les fortes abondances absolues de proies disponibles tout au long de l’année dans le SNCH.La saisonnalité de reproduction diffère entre les sites de nidification. Les oiseaux se reproduisent plus tôt et avec de plus fortes probabilités lorsque les colonies sont plus grandes, situées sur des îles à moins de 20 km des côtes, aux plus basses latitudes, et présentant une production primaire plus élevée. Alors, la saisonnalité de la reproduction est davantage influencée par les conditions environnementales locales que par les gradients environnementaux de grande échelle.Les oiseaux marins adaptent aussi la saisonnalité de leur reproduction aux changements drastiques causés dans l’écosystème par les changements de régime. Les cormorans font preuve de la plus grande plasticité, en modulant la date te l’amplitude de la saisonnalité de leur reproduction, cela est probablement permis par leur plus grande flexibilité de fourragement. Les dates et amplitudes fixes observées chez les fous peuvent être liées aux spécificités de leur stratégie de fourragement et à des changements de proies lorsque le stock d’anchois est bas. Les différences spécifiques dans les adaptations de la saisonnalité de reproduction permettent aux oiseaux de profiter différemment des conditions locales de proies, et de faire face aux changements de régime avec des stratégies différentes. Une méthodologie de capture-recapture en parallèle des comptages mensuels est proposée pour élargir les horizons de l’évaluation des dynamiques d’une population. / The Northern Humboldt Current System (NHCS) is a place of a high biological activity due to an intense coastal upwelling. It supports one of the biggest forage fish populations, the Peruvian anchovy, and the world-leading monospecific fishery in terms of landings. The NHCS also hosts large, although variable, seabird populations, composed among others by three guano-producing sympatric species: the Guanay cormorant (Phalacrocorax bougainvillii), the Peruvian booby (Sula variegata) and the Peruvian pelican (Pelecanus thagus), which all feed primarily on anchovy.In this work we reviewed the fluctuations of these three seabird populations, focusing on the seasonal cycle of their breeding, to address the following questions: How different are the seasonality of reproduction among species? To what extent may they be plastic in space and time? What from the natural environment and the anthropogenic activities impact more the breeding of seabirds?We addressed these questions using the monthly occupancy of breeders (1) in >30 Peruvian sites between 06°S and 18°S and from 2003 to 2014; and (2) in one site during three decadal periods (1952-1968, 1972-1989, 2003-2014). We also used environmental covariates from satellite and at-sea monitoring such as oceanographic conditions, prey abundance, availability and body conditions, and fisheries pressure covariates. We used multiseason occupancy models to characterize the seasonality of breeding and relate it with environmental covariates. We also used functional principal component analysis for classifying the differences in seasonality among sites, and random forest regression for analyzing the relative contribution of covariates in the variability of the seasonal breeding.We found that in average seasonal breeding mainly started during the austral winter/ early spring and ended in summer/ early fall, this pattern being stronger in boobies and pelicans than in cormorants. The breeding onset of seabirds is timed so that fledging independence occurs when primary production, prey conditions and availability are maximized. This pattern is unique compared with other upwelling ecosystems and could be explained by the year-round high abundances of anchovy in the NHCS.The average seasonal breeding may differ among nesting sites. Seabirds breed earlier and are more persistent when colonies are larger, located on islands, within the first 20km of the coast, at lower latitudes and with greater primary production conditions. These results suggest that in the NHCS, the seasonality of breeding is more influenced by local environmental conditions than by large-scale environmental gradients. These results provides critical information to a better coordination of guano extraction and conservancy policies.Seabirds may also adapt the seasonality of their breeding to drastic ecosystem changes caused by regime shifts. We found that the three study species exhibited a gradient of plasticity regarding the seasonality of their breeding. Cormorants showed a greater plasticity, modulating the timing and magnitude on their breeding seasonality. This is probably authorized by the greater foraging flexibility offered its great diving capacities. Fixed onset and magnitudes of breeding in boobies may be related to their specific foraging strategy and/or to changes of prey items when anchovy stock was low. We also suggested that boobies may adapt other fecundity traits as growth rate of chicks to lower abundance of anchovy.The specific differences in the adaptation of seasonal breeding allow seabirds to take profit differently from local prey conditions or to face differently regime shifts. Further researches, implementing a large-scale capture-recapture methodology in parallel with monthly census, are proposed in order to fulfill gaps in the basic knowledge on vital traits (adult survival, first age at reproduction, and juvenile recruitment) which are critical parameters to evaluate the dynamic of a population.