Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) et le cycle du carbone dans la retenue de barrage de Petit-Saut et la rivière Sinnamary (Guyane Française) ont été étudiés dans le but de développer un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. Le développement de ce modèle a nécessité l'étude de trois processus contrôlant ces émissions : (i) la production de CO2 et de CH4 lors de la dégradation de la matière organique (MO) des sols et de végétaux, (ii) l'oxydation aérobie du CH4 dans la colonne d'eau du barrage et (iii) les processus d'échange gazeux à l'interface air-eau.<br />Sur 10 ans, les émissions atmosphériques se sont avérées très significatives, notamment les trois premières années ayant suivies la mise en eau, puis décroissent au cours du temps. Tandis que 50% des émissions de CO2 ont lieu à la surface du lac, les émissions de CH4 sont principalement localisées en aval des turbines. <br />Les émissions atmosphériques résultent de la dégradation de la MO (sol et biomasse issus de la forêt tropicale) immergée lors de la mise en eau et leur diminution au cours du temps découle de l'épuisement du stock de MO. Au terme de 10 ans, 20% du stock de carbone a été minéralisé et émis vers l'atmosphère sous forme de CO2 et de CH4. L'oxydation aérobie du CH4 transforme plus de 95% du CH4 diffusant depuis l'hypolimnion en CO2 dans la colonne d'eau du lac et 40% du CH4 entrant dans la rivière à l'aval. A l'échelle du barrage ce processus est responsable de l'oxydation de 90% du CH4 produit et de 30% des émissions totales de CO2. Le CH4 et le CO2 qui atteignent les eaux de surface du barrage sont émis vers l'atmosphère par flux diffusifs. L'étude de ce processus de transfert gazeux à l'interface air-eau montre que, en milieu tropical, les flux diffusifs sont accélérés par les fortes températures et les phénomènes pluvieux.<br />Le modèle est basé sur le modèle hydrodynamique SYMPHONIE 2D et les modules biogéochimiques développés dans le cadre de cette étude à partir des données cinétiques des processus étudiés. Les profils verticaux simulés de température, d'oxygène, de CO2 et de CH4 sont bien reproduits. Ce modèle pose les bases d'un outil opérationnel de modélisation pour la retenue de Petit Saut ainsi que pour d'autres réservoirs en milieu tropical.

La zone briançonnaise est issue d'un domaine de la marge passive de la Téthys ligure, qui a émergé au Jurassique. Elle est actuellement située au cœur de l'arc alpin entre la zone externe et les autres zones internes. L'évolution particulière de ce domaine pose le problème de sa localisation paléogéographique au sein de la marge passive. En effet, les séries briançonnaises des Alpes occidentales (Sud et du Pelvoux) montrent les traces de déformations anté-alpines antérieures ou postérieures au rifting jurassique de la Téthys ligure. L'analyse des marqueurs structuraux (failles normales, filons, hard-ground, ...) contenus dans la sédimentation associée aux études classiques de sédimentologie, stratigraphie et de micropaléontologie permettent d'établir une chronologie précise des évènements extensifs, de caractériser ces paléostructures et de mettre au jour l'évolution du domaine briançonnais tout au long du Mésozoïque et du Cénozoïque. Des variations d'épaisseurs de l'unité lithologique des « Calcaires rubanés » du Ladinien inférieur impliquent une subsidence différentielle d'origine tectonique (période antérift). Des phénomènes de dissociation trouvés à la limite Ladinien-Carnien pourraient correspondre à des ébranlements sismiques contemporains d'une structure syn-rift précoce de la plate-forme triasique. A partir de l'analyse diagénétique d'échantillons prélevés au niveau de la surface d'émersion, il semble que la lacune débute au Sinémurien supérieur sur l'aire de Peyre-Haute. Le rifting téthysien comprendrait 2 phases : au Carnien et au Sinémurien (surrection). En Briançonnais, 2 aires de subsidence distinctes discernables sur des courbes de subsidence ont donc été mises en évidence pour cette période. L'effondrement « post-rift » de la pate-forme briançonnaise au Bathonien supérieur est suivi par une nouvelle structuration au Callovien-Oxfordien créant de nouvelles failles [Claudel et al., 1997]. Les périodes d'activité tectonique du Crétacé sont surtout marquées par des réactivations de failles : à l'Aptien-Albien et au Turonien supérieur. Les brèches du Campanien-Maastrichtien pourraient s'être déposées en contexte de convergence. L'analyse structurale montre l'existence de chevauchements hors-séquences au sein de l'édifice de nappes briançonnaises : la direction de chevauchement des charriages éocènes seraient obliques (vers le nord ?) par rapport aux charriages vers l'ouest oligocènes. La 1ère mise en place de nappes (Peyre-Haute et Prorel) est superficielle et marquée par des olistostromes (Eychauda, Queyrelets). L'analyse paléomagnétique préliminaire [Thomas et al., soumis] suggère une rotation anti-horaire d'une quarantaine de degrés postérieure à toutes les phases de plissements post-nappes de l'ensemble de la zone briançonnaise étudiée. Le dépliage des unités tectoniques, prenant en compte la rotation et les transports vers le nord, a permis de proposer une reconstitution paléogéographique régionale qui replace le domaine briançonnais au sein du Sud Est de la France dans le prolongement est de la Provence jusqu'au Jurassique supérieur. Replacées dans le contexte géodynamique globale, ces structurations successives croisées au niveau du domaine briançonnais pourraient résulter d'interférences entre les cycles de rifting-ouverture océanique suivants décalés dans l'espace et dans le temps [Claudel & Dumont, soumis] : système Halstatt-Méliata au Ladinien inférieur ; système Atlantique Central-Téthys ligure au Carnien-Lias ; système Atlantique Nord-Golfe de Gascogne-domaine valaisan au Callovien-Oxfordien. La plate-forme triasique enregistrerait tout d'abord l'écho du rifting de l'océan Halstatt au Ladinien, puis subit le 1er stade du rifting téthysien dès le Ladinien supéruer-Carnien. La phase principale survenant au Lias se traduit en domaine briançonnais par une surrection ; ce qui permet d'admettre que ce domaine constituait l'épaulement du rift téthysien [Stampfi, 1993]. Après l'ouverture initiale de l'océan Téthysien ligure, le rifting valaisan oblique par rapport à la ride médio-téthysienne continue de structurer le domaine briançonnais situé dès lors à l'intersection de 2 zones de rupture crustale. Le Wombat plateau au large de l'Australie a subit une évolution de ce type et fournit une image analogue à celle proposée pour le domaine briançonnais au Mésozoïque.

Résumé La littérature concernant la divagation des chenaux sur le domaine intertidal est lacunaire, à fortiori sur la slikke. Ce phénomène est illustré dans ce travail avec l'exemple du chenal du Couesnon dans la partie interne de la baie du Mont-Saint-Michel. Un jeu de photographies aériennes et images satellitaires a permis l'étude des divagations du Couesnon, de 1969 à nos jours. Des relevés topographiques ont été réalisés avec des techniques laser terrestre et aéroporté, afin de caractériser les évolutions : i) des fonds sédimentaires sous l'influence des chenaux, de 1997 à 2010 ; ii) des bilans sédimentaires. Ces différentes évolutions sont corrélées avec différents forçages mesurés : marée, débit fluvial, conditions météorologiques et agitation. Il est ainsi mis en évidence le rôle du cycle à 18,6 ans de la marée sur la dynamique du chenal du Couesnon. En phase ascendante les apports sédimentaires contraignent le chenal vers l'Est, alors qu'en phase descendante, le Couesnon retrouve une position d'axe NNW, voire plus occidentale. En réponse à la diminution des apports sédimentaires, le chenal est principalement soumis à des paramètres externes : débits fluvial et solide, et interne : pente. Il est aussi montré que dans une tendance à l'accrétion globale du système, de +100 000 m3/an, l'évolution des bilans sédimentaires n'est pas linéaire, et montre parfois des phases érosives. Les bilans sédimentaires sont spatio-temporellement variables. L'érosion des surfaces est principalement due au renforcement du jusant induit par la présence des chenaux. Ce travail a permis de réaliser un schéma de fonctionnement hydrosédimentaire global de la partie interne de la baie du Mont-Saint-Michel.

Au cours du 20ème} siècle, les enregistrements marégraphiques suggèrent une hausse du niveau de la mer de 1.8 mm/an. Plus récemment, les observations spatiales indiquent une hausse de 3.3 mm/an sur la période 1993-2009. Cette augmentation au cours du temps est attribuée au réchauffement global de la planète enregistré depuis plusieurs années maintenant. Durant cette thèse, nous analysons les observations et les causes de la hausse moyenne globale du niveau de la mer. Nous estimons les variations stériques du niveau de la mer grâce aux données du projet international Argo et, les variations de masse des océans liés aux apports d'eau des continents à l'aide des mesures de la mission GRACE. Une autre étude se concentre sur la variabilité du stock d'eaux continentales des plus grands bassins hydrologiques de la planète, à l'aide des données GRACE, et l'impact de cette composante à la hausse du niveau de la mer. Puis, nous analysons l'impact de la variabilité interannuelle du stock d'eaux continentales aux variations du niveau de la mer sur diverses périodes. Enfin, nous étudions le bilan des contributions climatiques à la hausse observée du niveau de la mer sur la période altimétrique totale et pour les années récentes. Dans une deuxième partie, nous étudions les variations régionales du niveau de la mer. Nous établissons dans un premier temps, les causes de la variabilité régionale du niveau de la mer et nous interprétons le signal résiduel issu de la différence entre le niveau de la mer observé et l'expansion thermique des océans. Nous étudions ensuite les variations passées des structures régionales du niveau de la mer sur les dernières décennies (1950-2003). Le but est de reconstruire les variations passées du niveau de la mer en 2-D et ainsi d'avoir une connaissance plus approfondie de l'évolution régionale du niveau moyen des mers. Ce travail a pour objectif ultime de contraindre les modèles climatiques couplés utilisés par l'IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) pour prédire l'évolution future du niveau de la mer au cours du 21ème siècle. Cette analyse nous permet de détecter un signal basse fréquence dans la variabilité régionale du niveau de la mer que nous observons non seulement dans les données in situ mais aussi dans les modèles climatiques couplés.

L’application de la Directive Cadre sur l’Eau et l’obligation de surveillance de la qualité de l'eau pour la consommation humaine et les activités industrielles entraînent une forte demande pour des systèmes d’évaluation et de suivi de la qualité de l’eau. Le projet de recherche MIGR'HYCAR (http://www.migrhycar.com) a donc été mis en place pour répondre à un besoin opérationnel et à un défaut d'outils d'aide à la décision adaptés face aux déversements d'hydrocarbures en eaux continentales (rivières, lacs et estuaires) qui représentent plus de 50% des déversements accidentels en France. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de ce projet et a pour but l’étude du comportement des nappes d'hydrocarbures en milieu contrôlé pour les eaux continentales. A cet effet, il propose une approche expérimentale à l’échelle laboratoire pour étudier les phénomènes agissant sur une nappe d'hydrocarbures déversée : dissolution, étalement, évaporation et volatilisation. Les données expérimentales réunis ont permis de constituer une base de données de référence, qui servira de support aux outils de modélisation mathématique de dérive de nappe d'hydrocarbures développés dans le cadre de ce projet. / The application of the European Water Framework Directive on water quality for human consumption and industrial activities creates a need for water quality assessment and monitoring systems. The MIGR'HYCAR research project (http://www.migrhycar.com) was initiated to provide decisional tools for risks connected to oil spills in continental waters (rivers, lakes and estuaries), which represent more than 50% of accidental spills in France. This work joins within the framework of this project and aims at the study of the behavior of hydrocarbons in a controlled environment for continental waters. For that purpose, the work proposes an experimental approach at laboratory scale to study the phenomena acting in oil spill: dissolution, spreading, evaporation and volatilization. The experimental data allowed establishing a reference database, which will serve as support in tools of oil spill modeling within the framework of this project.

Les eaux continentales sont des sources de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2)et de protoxyde d’azote (N2O). Dans le but de préciser leur importance dans le bilan global des émissions de gaz à effet de serre (GES), de nombreuses études ont été réalisées afin de quantifier les différents flux de carbone et d’azote les parcourant. Ces flux sont perturbés par la mise en place de barrages sur le lit des fleuves. Peu d’études présentent des bilans de carbone et d’azote complets (apports, exports, flux vers l’atmosphère et enfouissement) pour les lacs de barrages, et elles concernent uniquement des écosystèmes boréaux et tempérés. Suite à la création d’un barrage, de la matière organique (MO) est mise en eau (sols et forêts), elle se dégrade rapidement les premières années suivant la mise en eau puis plus lentement par la suite. L’état de dégradation de la MO et la principale source de GES dans un lac de barrage près de 20 ans après la mise en eau sont souvent méconnus. L’étude réalisée 18 ans après la mise en eau du lac de Petit Saut (Guyane Française) est la première étude où les principaux éléments des cycles du carbone et de l’azote d’un lac de barrage hydroélectrique, et de son fleuve en aval, situé en climat équatorial et dont la création a entraîné la mise en eau de forêt primaire, sont étudiés près de 20 ans après la mise en eau. Cette étude se base sur (i) la mesure mensuelle de la qualité des eaux et des concentrations en carbone et azote en amont, dans, et en aval du lac de barrage, (ii) la mesure et/ou le calcul des différents flux de GES vers l’atmosphère, (iii) des données de la signature isotopique et de l’état de dégradation de la MO en amont, dans, et en aval du lac, (iv) des prélèvements de sédiments et de troncs d’arbres ennoyés en 1994 et (v) des incubations d’eau du fleuve, de sédiments et de troncs d’arbres du lac. L’ensemble des données collectées au cours des 12 mois de campagnes réalisées en 2012 - 2013 nous a permis de déterminer que (i) les sols inondés sont toujours des sources significatives de GES contrairement aux troncs d’arbres ennoyés, (ii) dans le lac 84 % des émissions de CH4 et 51 % des émissions de CO2 ont lieu dans la zone littorale (< 10 m de profondeur), (iii) 54 % du CO2 produit dans le fleuve en aval provient de la dégradation de la MO apportée par le lac. Cette étude nous a aussi permis de réaliser des bilans de carbone et d’azote à Petit Saut et un bilan des émissions de chacun des GES émis (CH4, CO2, N2O) près de 20 ans après la mise en eau. / Inland waters are sources of methane (CH4), carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O). In order to define their importance in the global balance of greenhouse gases (GHG) emissions, numerous studies have been conducted to quantify the different fluxes of the carbon and nitrogen browsing them. These fluxes are modified by the creation of dams on river beds. Few studies present full carbon and nitrogen balances (inputs, outputs, fluxes to the atmosphere and sequestration) for reservoirs, and they concern only boreal and temperate ecosystems. The creation of a dam floods organic matter (OM) (soils and forests), which is rapidly degraded the first years following the impoundment and thereafter more slowly. The state of degradation of the OM and the main source of GHG in a reservoir nearly 20 years after impoundment are often unknown. The study conducted 18 years after the impoundment of the Petit Saut Reservoir (French Guiana) is the first study where the main elements of carbon and nitrogen cycles of an hydroelectric reservoir, and its river downstream, located in equatorial climate and which creation resulted in the flooding of primary forest, are studied nearly 20 years after impoundment. This study is based on (i) a monthly measurement of water quality and carbon and nitrogen concentrations upstream, in, and downstream of the reservoir, (ii) measurements and/or calculations of the different fluxes of GHG through the atmosphere, (iii) data of the isotopic signature and of the state of degradation of OM upstream, in, and downstream of the reservoir, (iv) sediments and 1994’s flooded tree trunks sampling and (v) incubations of downstream river water, sediments and tree trunks from the reservoir. All the data collected during the 12 months of campaigns carried out in 2012 - 2013 allowed us to determine that (i) flooded soils are still significant sources of GHG unlike flooded tree trunks, (ii) in the reservoir 84 % of CH4 emissions and 51 % of CO2 emissions occur in the littoral zone (< 10 m depth), (iii) 54 % of the CO2 produced in the river downstream of the dam come from the degradation of the OM provided by the reservoir. This study also allowed us to achieve carbon and nitrogen balances in Petit Saut and emission balance of each GHG emitted (CH4, CO2, N2O) nearly 20 years after impoundment.

Dans le Sud-Ouest de l’État du Rio Grande do Sul, la Pampa brésilienne comprend des taches de sable (areal) enclavées dans le paysage.Elles sont en lien avec des dépôts éoliens stabilisés et/ou instables, hérités d’un climat plus sec que l’actuel et constituent des indicateurs importants pour la compréhension de ce paysage. L’objectif de la thèse est d’identifier la dynamique de l’érosion à partir des traits géomorphologiques principaux du milieu (forme, matériaux superficiels). Les procédures méthodologiques comprennent des travaux de terrain et en laboratoire. Les prospections de terrain ont conduit à la cartographie et permis également de déterminer des points pour le prélèvement des échantillons de sédiments en vue des analyses granulométriques, morphoscopiques et de la datation des matériaux par la méthode de LOS - Protocole SAR. Au plan sédimentologique, les matériaux sont composés notamment par des sables quartzeux, de classe modale Sable Fin. Les caractéristiques morphologiques et optiques des grains de sable renseignent sur la compétence éolienne et sur le transport. La distribution des traits géomorphologiques, associée aux unités de relief, indique que les dépôts éoliens ont lieu substantiellement sur les sommets des collines, suivis par les vallées sèches. D’après l’occupation du sol on note une augmentation significative de la superficie destinée aux cultures annuelles au détriment de celle destinée aux prairies. La Pampa possède comme aptitude l’élevage, mais la conversion des pâturages en parcelles cultivées a intensifié la pression sur les ressources hydriques, la végétation herbacée et sur les sols sableux. / In southern Brazil exposes sand spots embedded in Brazilian Pampa landscape. Both stable and/or unstable wind deposits represent the inheritance of a drier climate than the current one and provide important paleoclimatic evidences for understanding this landscape. The objective of this thesis is to identify, associations between the current geomorphological features and the quaternary surface formations, as well as the erosive/depositional dynamics acting on these features, in the context of an area historically submitted to agricultural pressure. Methodological procedures included field, cabinet and laboratory work steps. Field observations led to the initial interpretations on the morphological evolution of stable and/or unstable eolian deposits, as well as to the survey of the four points of collection of sedimentary material, for both granulometric and morphological analyzes and for absolute dating, which was established by optically stimulated luminescence method (SAR protocol). The sediments are predominantly composed by quartz sands, of Fine sand modal class, varying to lesser fractions of Medium sand and Very fine sand. Both morphological and optical characteristics of the sediments clarify the eolic competence over the particles and their mobilization, demonstrating a certain degree of selection. The geomorphological features distribution associated to the relief units shows that the eolic deposits occur substantially on the tops of hills, followed by dry valleys. In relation to land uses, which was mapped between 1982 and 2016, there is a significant increase in the area devoted to crops, in detriment to the field one. The Pampas has livestock as its primary aptitude, but the conversion of land use, especially from pasture fields to crop, intensifies the pressure on water resources, on herbaceous vegetation and on sandy soils, which are particularly sensitive to erosion. / O Sul do Brasil expõe manchas de areia encravadas na paisagem do Pampa brasileiro. Os depósitos eólicos estáveis e/ou instáveis representam a herança de um clima mais seco do que o atual e fornecem evidências paleoclimáticas importantes para a compreensão dessa paisagem. O objetivo deste estudo é identificar associações entre as feições geomorfológicas atuais e as formações superficiais quaternárias, assim como as dinâmicas erosivas/deposicionais atuantes nessas feições, no contexto de uma área submetida historicamente à pressão agrícola. Os procedimentos metodológicos incluíram etapas de trabalho de campo, de gabinete e de laboratório. A observação de campo conduziu interpretações sobre a evolução morfológica dos depósitos eólicos e o levantamento dos quatro pontos de coletas de material sedimentar eólico, para análises granulométrica, morfoscópica e para a realização de datação absoluta pelo método LOE. Os sedimentos são compostos predominantemente por areias quartzosas, de classe modal Areia Fina. As características morfológicas e ópticas dos sedimentos esclarecem quanto à competência eólica sobre as partículas e sobre seu transporte, demostrando certo grau de selecionamento. A distribuição das feições geomorfológicas, associada às unidades de relevo mostra que os depósitos eólicos ocorrem substancialmente sobre os topos de colinas, seguido de vales secos. Os usos da terra, há um aumento significativo da superfície destinada à Lavoura, em detrimento à de Campo. O Pampa possui, como aptidão a pecuária, mas a conversão de uso em lavoura, intensifica a pressão sobre os recursos hídricos, vegetação herbácea e solos francamente arenosos, sensíveis à erosão.

Les aérosols minéraux constituent une des plus importantes sources en masse des aérosols atmosphériques. Ces particules ont différents impacts sur l'environnement : elles exercent un forçage radiatif, et peuvent intervenir dans la chimie hétérogène atmosphérique, ainsi que dans la dynamique des nuages. Elles jouent aussi un rôle dans la redistribution de matière à l'échelle globale, notamment par leur dépôt loin des zones sources. L'estimation des quantités d'aérosols minéraux présents dans l'atmosphère, et donc de leurs flux d'émission, qui se font sous l'action du vent en zones arides et semi-arides, demeure l'objet de fortes incertitudes. Si les émissions de particules minérales en zones arides sont relativement bien contraintes à l'heure actuelle, les processus d'érosion éolienne en zones semi-arides sont plus complexes, en raison notamment de la dynamique des états de surface. L'objectif de cette étude est de quantifier les émissions d'aérosols minéraux par érosion éolienne en zone semi-aride sahélienne, et plus précisément d'estimer l'impact de la végétation saisonnière sur ces émissions, sans prendre en compte à ce stade les perturbations induites par l'action de l'homme. Nous avons mis en œuvre des outils de modélisation pour simuler le couvert végétal saisonnier et l'émission d'aérosols par érosion éolienne. La zone d'étude est la ceinture sahélienne, de 10°N à 20°N et de 20°W à 35°E. Les résolutions spatiales retenues sont de 0.10° à 0.25° et 0.5°, et la résolution temporelle de 1 à 10 jours. Afin de pouvoir tenir compte de la variabilité interannuelle des phénomènes observés, la couverture temporelle de l'étude est de 4 ans, sur la période 2004-2007. En régions semi-arides, la disponibilité en eau est le principal facteur limitant le développement de la végétation. Trois produits d'estimation des précipitations issus d'observations satellitaires (CMORPH, RFE2.0 et TRMM3B42) ont donc été comparés entre eux et comparés à des mesures de pluviomètres spatialement interpolées (AGHRYMET), au cours de la saison des pluies au Sahel. Trois critères de comparaisons ont été définis pour qualifier leur pertinence en termes de dynamique de la végétation (distribution spatiale, fréquence journalière et quantités des précipitations). Les trois produits sélectionnés montrent un bon accord sur la ceinture sahélienne, et ce pour les trois critères. De plus, le niveau d'accord est stable au cours du temps, de l'échelle intrasaisonnière à l'échelle interannuelle. La végétation est simulée avec le modèle STEP, conçu spécifiquement pour reproduire la dynamique de la végétation sahélienne. Les simulations sont réalisées en utilisant en entrée les trois champs de pluie issus de l'étape précédente. Les résultats sont comparés à des observations régionales issues de mesures satellitaires (LAI MODIS). Les critères de comparaisons sont déterminés pour leur pertinence en termes de caractérisation de l'état de la surface (limite nord, dates de démarrage et de maximum, et valeurs du maximum de végétation). Ces comparaisons montrent la capacité du modèle utilisé à reproduire la dynamique régionale annuelle. Les différentes phases du cycle végétatif sont bien restituées, avec toutefois des réserves sur le démarrage précis de la pousse. Les émissions d'aérosols désertiques sont simulées en utilisant le modèle DPM, qui repose sur la description explicite des processus physiques mis en jeu. Les caractéristiques des états de surface en l'absence de végétation (rugosité, types de sol) sont décrites en se basant sur des produits de surface satellitaires et de données issus de d'analyses géomorphologiques. En période végétative, les caractéristiques du couvert végétal simulé (hauteur, taux de couverture) sont converties en termes de rugosité dynamique de la surface. L'effet de l'humidité gravimétrique de la couche superficielle du sol est également pris en compte. L'impact de ces différents facteurs est alors illustré, notamment les différences dues à la présence du couvert végétal, en termes d'émissions d'aérosols minéraux, dans une zone définie comme la " frange émissive saisonnièrement végétalisée ", et dont l'étendue varie selon l'année et le produit de pluie utilisé en forçage. Pour la période 2004 à 2007, la strate herbacée saisonnière présente ainsi une capacité d'inhibition des émissions de l'ordre de 8 à 28% en masse du flux total annuel de cette frange, qui lui peut varier de 1 à 30 Mt environ.

La température des surfaces continentales (LST) est une variable météorologiquetrès importante car elle permet l’accès aux bilans d’énergie et d’eau ducontinuum Biosphère-Atmosphère. Sa haute variabilité spatio-temporelle nécessite desmesures à haute résolution spatiale (HRS) et temporelle (HRT) pour suivre au mieuxles états hydriques du sol et des végétations.La télédétection infrarouge thermique (IRT) permet d’estimer la LST à différentesrésolutions spatio-temporelles. Toutefois, les mesures les plus fréquentes sont souventà basse résolution spatiale (BRS). Il faut donc développer des méthodes pour estimerla LST à HRS à partir des mesures IRT à BRS/HRT. Cette solution est connue sous lenom de désagrégation et fait l’objet de cette thèse.Ainsi, une nouvelle approche de désagrégation basée sur l’assimilation de données(AD) est proposée. Il s’agit de contraindre la dynamique des LSTs HRS/HRT simuléespar un modèle en minimisant l’écart entre les LST agrégées et les données IRT àBRS/HRT, sous l’hypothèse d’homogénéité de la LST par type d’occupation des sols àl’échelle du pixel BRS. La méthode d’AD choisie est un lisseur particulaire qui a étéimplémenté dans le modèle de surface SETHYS (Suivi de l’Etat Hydrique du Sol).L’approche a été évaluée dans une première étape sur des données synthétiques etvalidée ensuite sur des données réelles de télédétection sur une petite région au Sud-Est de la France. Des séries de températures Météosat à 5 km de résolution spatialeont été désagrégées à 90m et validées sur une journée à l’aide de données ASTER.Les résultats encourageants nous ont conduit à élargir la région d’étude et la périoded’assimilation à sept mois. La désagrégation des produits Météosat a été validée quantitativementà 1km à l’aide de données MODIS et qualitativement à 30m à l’aide dedonnées Landsat7. Les résultats montrent de bonnes performances avec des erreursinférieures à 2.5K sur les températures désagrégées à 1km. / Land surface temperature (LST) is one of the most important meteorologicalvariables giving access to water and energy budgets governing the Biosphere-Atmosphere continuum. To better monitor vegetation and energy states, we need hightemporal and spatial resolution measures of LST because its high variability in spaceand time.Despite the growing availability of Thermal Infra-Red (TIR) remote sensing LSTproducts, at different spatial and temporal resolutions, both high spatial resolution(HSR) and high temporal resolution (HTR) TIR data is still not possible because ofsatellite resolutions trade-off : the most frequent LST products being low spatial resolution(LSR) ones.It is therefore necessary to develop methods to estimate HSR/HTR LST from availableTIR LSR/HTR ones. This solution is known as "downscaling" and the presentthesis proposes a new approach for downscaling LST based on Data Assimilation (DA)methods. The basic idea is to constrain HSR/HTR LST dynamics, simulated by a dynamicalmodel, through the minimization of their respective aggregated LSTs discrepancytoward LSR observations, assuming that LST is homogeneous at the land cover typescale inside the LSR pixel.Our method uses a particle smoother DA method implemented in a land surfacemodel : SETHYS model (Suivie de l’Etat Hydrique de Sol). The proposed approach hasbeen firstly evaluated in a synthetic framework then validated using actual TIR LSTover a small area in South-East of France. Meteosat LST time series were downscaledfrom 5km to 90m and validated with ASTER HSR LST over one day. The encouragingresults conducted us to expand the study area and consider a larger assimilation periodof seven months. The downscaled Meteosat LSTs were quantitatively validated at1km of spatial resolution (SR) with MODIS data and qualitatively at 30m of SR withLandsat7 data. The results demonstrated good performances with downscaling errorsless than 2.5K at MODIS scale (1km of SR).

Alors que depuis un peu plus de 2000 ans, le niveau moyen de la mer a peu varié, ce niveau s'est élevé d'environ 2 mm/an au cours du 20ème siècle. Cette hausse soudaine est attribuée au réchauffement climatique d'origine anthropique enregistré depuis plusieurs décennies. Depuis une douzaine d'années, on mesure de façon globale et précise les variations du niveau de la mer grâce aux satellites altimétriques Topex/Poseidon et Jason-1. Ces observations indiquent une hausse moyenne globale d'environ 3 mm/an depuis 1993, valeur sensiblement plus grande que celle des dernières décennies. <br />Diverses observations disponibles depuis peu nous ont permis de quantifier les contributions des divers facteurs climatiques à la hausse observée du niveau de la mer : expansion thermique de la mer due au réchauffement des océans, fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires, apport d'eau des réservoirs continentaux. Le bilan de ces nouvelles observations nous permet d'expliquer en partie la hausse observée du niveau de la mer. En particulier, nous montrons que l'expansion thermique des océans n'explique que 25% de la hausse séculaire du niveau de la mer enregistrée par les marégraphes depuis 50 ans, tandis qu'elle contribue à la hauteur de 50% à la montée du niveau marin au cours de la dernière décennie. Parallèlement, des études récentes estiment que la fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires pourraient contribuer pour environ 1 mm/an à l'élévation du niveau de la mer au cours de la dernière décennie. <br />De plus, la forte variabilité régionale des vitesses d'évolution du niveau de la mer révélée par les observations altimétriques de Topex/Poseidon résulte en grande partie de l'expansion thermique. Nous mettons également en lumière l'importante variabilité spatio-temporelle décennale de l'expansion thermique des océans au cours des 50 dernières années, qui semble dominée par les fluctuations naturelles du climat. De plus nous posons pour la première fois la question du lien qui existe entre les fluctuations décennales de l'expansion thermique des océans et la contribution climatique des eaux continentales au niveau de la mer. Enfin, une analyse préliminaire des observations gravimétriques de la mission spatiale GRACE sur les océans nous permet d'évaluer les variations saisonnières du niveau moyen de la mer liées aux variations du bilan de masse d'eau des océans.