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.

This study investigated the relationship between hydrological, and to some extent, meteorological droughts, and meteorological variables and catchment characteristics in 235 Swedish catchments between 1983 and 2013. This was done in order to investigate what factors affect the drought sensitivity in Swedish catchments and to map the occurrence of droughts in Sweden between 1983 and 2013. There have been studies about which meteorological phenomena and catchment characteristics that promote hydrological droughts, but for Sweden this is relatively unexplored. To investigate droughts during the study period three indices were used: the Standardized Precipitation Index (SPI), which is an index for meteorological droughts, the Standardized Streamflow Index (SSI), which predicts hydrological droughts and a threshold index for streamflow droughts. These indices were used to identify the number of drought events and the total number of drought days. For the majority of the 235 Swedish catchments there were no significant trends for the number of drought events or the total number of drought days during the 30-year period. The SPI and the SSI were found to correlate best in time when adding a one-month lag period to the SSI time series. The correlations between the indices and the meteorological variables and the catchments properties varied depending on how the catchments were grouped according to latitude or elevation. For example, the number of drought events was positively correlated to the mean elevation of the catchments in north and central Sweden when using the SSI while there were no significant correlations with elevation in southern Sweden. Another example is that it was almost only in northern Sweden where significant correlations between the percentage of bedrock and drought characteristics were identified. The percentage of bedrock can be used as an indication for how much groundwater a catchment can store. The correlations also look different for the different indices. For example, when looking at all catchments together the number of drought events identified with the SPI was negatively correlated to latitude and mean elevation while the number of drought events identified with the SSI was positively correlated to the same variables. For further research into this topic it would be wise to study winter and summer droughts separately to better identify which are the driving variables. / I den här studien undersöktes sambanden mellan hydrologiska, och till viss del meteorologiska, torrperioder och bakomliggande meteorologiska drivvariabler och avrinningsområdesegenskaper i 235 svenska avrinningsområden mellan 1983 och 2013. Detta gjordes i syfte att undersöka vilka faktorer som påverkar känsligheten för torka i svenska avrinningsområden och för att kartlägga förekomsten av torrperioder i Sverige mellan 1983 och 2013. Internationellt finns det studier på vilka meteorologiska fenomen och egenskaper hos avrinningsområden som leder till risk för fler torrperioder, men för Sverige är det ett relativt outforskat område. För att undersöka torrperioder under den aktuella perioden användes tre index: Standardized Precipitation Index (SPI), vilket är ett index för meteorologiska torrperioder, Standardized Streamflow Index (SSI), som används för hydrologiska torrperioder och ett tröskelvärdes-index för att identifiera hydrologisk torka. Indexen användes för att identifiera antalet torrperioder och totala antalet dagar med torka under studieperioden. För majoriteten av de 235 avrinningsområdena gick det inte att se några signifikanta trender för antalet torrperioder eller totala antalet dagar med torka under perioden 1983-2013. SPI och SSI korrelerade bäst med varandra över tiden när SSI-tidsserien försköts med en månad. Korrelationerna mellan torrperioderna identifierade med de olika indexen och de meteorologiska variablerna och avrinningsområdesegenskaperna varierade beroende på hur avrinningsområdena grupperades efter latitud eller medelhöjd. Till exempel, i norra och centrala Sverige korrelerade antalet torrperioder för SSI positivt med medelhöjden medan det i södra Sverige inte fanns några signifikanta korrelationer. Ett annat exempel är att det nästan bara var i norra Sverige som det fanns korrelationer mellan procenten berggrund och de identifierade torrperiodsegenskaperna. Procenten berggrund i jordlagret kan användas som en indikation på hur mycket grundvatten som kan lagars i ett avrinningsområde. Korrelationerna skiljde sig också åt för de olika indexen. Till exempel, sett över alla avrinningsområden så var antalet torrperioder beräknat med SPI negativt korrelerade med latitud och medelhöjd medan antalet torrperioder beräknat med SSI var positivt korrelerade med dessa egenskaper. För vidare forskning inom detta område rekommenderas att titta separat på vinter- och sommartorkor för att bättre kunna identifiera potentiella drivvariabler.