La forme des rivières alluviales est contrôlée par l'interaction des sédiments composant le lit avec l'écoulement : l'écoulement, déterminé par la forme du lit, entraîne les sédiments et modifie la forme du lit. Les sédiments sont transportés lorsqu'ils sont soumis à une contrainte supérieure au seuil de mise en mouvement. Dans la première partie de ce manuscrit, nous discutons le cas des rivières qui ne transportent pas de sédiments. Pour ces rivières, la contrainte sur les berges est égale au seuil de mise en mouvement. Cette condition détermine entièrement la géométrie de la rivière, c'est-à-dire la forme de sa section mais aussi sa pente. L'intégration de l'écoulement sur ce profil permet d'obtenir des équations de régime déterminant la variation de la largeur et de la pente avec le débit d'eau. Ces équations de régime en régime laminaire prédisent correctement la forme de micro-rivières de laboratoires. L'application aux données de terrain est moins satisfaisante : l'exposant des lois d'échelle est bien prédit mais le rapport d'aspect des rivières naturelles est souvent supérieur à sa valeur théorique. Dans la seconde partie du manuscrit, nous montrons que cet effet s'explique par le fait que la forme des rivières dépend également de la quantité de sédiments charriés. Au cours de son transport par l'écoulement, chaque grain voit sa trajectoire subir de petites déviations dans le sens transverse à l'écoulement, ce qui crée une dispersion transverse équivalente à un phénomène de diffusion. Cette diffusion des grains permet d'expliquer la stabilité d'une rivière pour laquelle la contrainte sur les berges est supérieure au seuil de mise en mouvement. Nous déterminons ainsi de nouvelles équations de régime valables pour le cas des rivières avec transport de sédiments. Nous montrons en particulier qu'augmenter le transport de sédiments augmente le rapport d'aspect et la pente de la rivière. Ce comportement est vérifié qualitativement à la fois expérimentalement et dans la nature. Au-delà d'un rapport d'aspect critique, on observe expérimentalement que le chenal se déstabilise en plusieurs chenaux, conduisant à la formation d'une rivière en tresse.

Ce travail de recherche a mis en œuvre une approche géoarchéologique multi-indicateurs pour analyser les impacts et les forçages anthropo-climatiques des paysages du plateau de Corent et de ses marges de la fin du Néolithique à la période romaine. Une cartographie géomorphologique détaillée du secteur d’étude a été réalisée en s’appuyant sur l’analyse de données LiDAR et la prospection de terrain. Deux secteurs ont été sélectionnés pour conduire des prospections géoarchéologiques approfondies : i) le Lac du Puy, un petit bassin à proximité immédiate du site archéologique sur le plateau volcanique de Corent, et ii) la Narse de la Sauvetat, un grand bassin hydromorphe dans la basse-plaine marno-calcaire située au pied du versant sud-ouest du plateau.Des sondages géoarchéologiques ont été réalisés dans la cuvette du Lac du Puy, conduisant à la découverte d’une batterie d’un millier de silos de stockage du premier âge du Fer. Les résultats de cette campagne de terrain ont également permis de reconstruire le cadre chrono-stratigraphique et les grands traits de l’évolution hydro-morpho-sédimentaire et pédologique de la cuvette. L’analyse géoarchéologique multi-proxys de plusieurs carottes sédimentaires a fourni davantage de précisions sur l’évolution environnementale du Lac du Puy. L’impact anthropique y est nettement perceptible au long de cinq millénaires et apparaît depuis le Néolithique comme le principal facteur de contrôle de l’évolution paléoenvironnementale du bassin jusqu’à son anthropisation complète.En contrebas de ce site de plateau, dans le bassin de la Narse de la Sauvetat, l’étude géomorphologique a révélé que la cuvette hydromorphe dérive de la fermeture par un glissement de terrain d’une paléo-vallée qui était située au pied du versant sud-ouest du puy de Corent. Cet évènement s’est probablement produit au début du Subboréal. Les grandes phases de l’évolution de la cuvette ont pu être reconstruites, d’un fonctionnement alluvial au Pléistocène Supérieur jusqu’à des dynamiques hydromorphes et palustres, sous l’effet du contrôle aval exercé par le barrage de la vallée à partir du Néolithique Final, mettant en évidence le fort potentiel paléoenvironnemental de la cuvette. L’analyse géoarchéologique multi-proxys de trois carottes sédimentaires, combinée aux résultats d’analyses malacologiques externes à cette thèse, a permis de retracer l’évolution environnementale de l’ensemble de la partie basse de la cuvette hydromorphe entre le Néolithique Final et le début du Moyen-âge.Les résultats obtenus dans le Lac du Puy et la Narse de la Sauvetat ont été intégrés dans le système morpho-sédimentaire plus large de l’ensemble du plateau et de ses marges entre 3000 BC et 0 AD, puis mis en perspective géographique et temporelle à l’échelle de l’Europe occidentale nord-alpine. L’évolution du système socio-environnemental de Corent et de Limagne méridionale au premier millénaire BC a été analysée en détail, en discutant le rôle des phénomènes de proto-urbanisation dans le forçage des systèmes morpho-sédimentaires qui marque l’entrée dans l’anthropocène. / This thesis presents the results of a multi-proxy geoarchaeological study of how anthropogenic forces and climate have shaped the evolution of the landscapes of the plateau of Corent (Auvergne, France) from the Neolithic to Roman period. A detailed geomorphological map of the study area was constructed based on LiDAR data and fieldwork. Two areas were selected for geoarchaeological analysis: i) the Lac du Puy, a small pond located within the archaeological site of the plateau of Corent, and ii) la Narse de la Sauvetat, a larger hydromorphic basin in the calcareous lowlands, at the foot of the southwestern slopes of the plateau.Geoarchaeological survey in the Lac du Puy revealed an expansive group of over one thousand storage pits, dating from the Hallstatt period. The results of fieldwork permitted the construction of a chrono-stratigraphic framework and allowed a reconstruction of the main phases of the hydro-morpho-sedimentary and pedological evolution of the basin. Multi-proxy geoarchaeological analysis of sedimentary cores provided additional information concerning palaeoenvironmental evolution of the Lac du Puy. Anthropogenic impact is clearly discernable throughout five millennia starting in the Neolithic, and is identified as the main driver of the palaeoenvironmental evolution of the basin until its final destruction by human activity.In the lowlands, geomorphological analysis of la Narse de la Sauvetat revealed that the hydromorphic basin is the result of the closure of a palaeovalley by a massive landslide issuing from the southwestern slopes of the Puy de Corent. Geomorphological and stratigraphic evidence indicates that the isolation of the basin likely occurred at the beginning of the Subboreal. Lithostratigraphic analysis was used to reconstruct the main phases of the evolution of the basin from its initial alluvial phase in the late Pleistocene, through to its hydromorphic and palustrine dynamics from the late Neolithic, highlighting the strong palaeoenvironmental potential of its sedimentary record. Multi-proxy geoarchaeological analysis of three sedimentary cores from the basin, combined with results of external malacological analysis, allowed a reconstruction of the palaeoenvironmental evolution of the basin from the late Neolithic to the early Middle Ages.Results obtained from the Lac du Puy and La Narse de la Sauvetat were integrated into the broader morpho-sedimentary system of the plateau and its margins for the period between 3000 BC and 1 AD. The geographic and temporal perspective was then further enlarged through comparison with temperate Western Europe data. The evolution of the socio-environmental system of Corent and southern Limagne was analysed in detail for the first millennium BC. Finally the role of proto-urbanization processes in the forcing of morpho-sedimentary systems is examined, marking their entry into the anthropocene.

Le système Zambèze localisé sur le versant est de l'Afrique est caractérisé par un système turbiditique de très grande dimension (x 100 km) et est associé à terre au troisième plus grand bassin versant d'Afrique (1 320 000 km2) après ceux du Nil et du Congo. A ce jour, peu d'études ont porté sur l'évolution du système terre - mer depuis le bassin versant en érosion jusqu'au bassin en sédimentation. Ce travail s'attachera à : [1] caractériser et à discuter l'origine des déformations enregistrées dans le système sédimentaire Zambèze depuis 155 Ma, [2] quantifier les bilans érosion - sédimentation du système du Zambèze, pour une meilleure compréhension du routage sédimentaire. / The Zambezi system located on the eastern slope of Africa is characterized by a turbiditic system of very large size (x 100 km) and is associated onshore to the third largest watershed in Africa (1,320,000 km2) after those of the Nile and Congo. Few studies have examined the evolution of the land - sea system from the eroding catchment to the sedimentation basin. This work will focus on: [1] characterize and discuss the origin of the deformations recorded in the Zambezi sedimentary system since 155 Ma, [2] quantify the erosion-sedimentation balances of the Zambezi system, for a better understanding of the sedimentary routing

Nous souhaitons connaître les processus qui contrôlent les glissements de terrain lents à l’aide de méthodes sismiques passives. Nous installons des dispositifs d’écoute sismique sur les sites de Super-Sauze (France) et de Valoria (Italie). Nous détectons, localisons et caractérisons trois types principaux de signaux sismiques. Un type est associé aux séismes régionaux donc externe à la dynamique des glissements. Les deux autres sont localisés dans des foyers de fissures ou des ruptures de pente. Nous suggérons que le premier type est associé à des écroulements depuis l’escarpement et à du transport en surface, tandis que le second type est associé à des fractures et des cisaillements. On montre qu’il existe des corrélations entre ces signaux, les déplacements en surface et les précipitations. Les glissements de terrain sont des volumes variables dans le temps et dans l’espace, ce qui impose une maintenance régulière des équipements et complexifie l’acquisition de données permanentes. / We aim at improving our knowledge regarding slow-moving landslide evolution processes by means of passive seismic methods. Seismic arrays have been installed on two landslides (Super-Sauze, France and Valoria, Italy). We detect, locate and characterise three main types of seismic signals. One type corresponds to the regional earthquakes and is also external to the dynamics of the landslides. The two others are located into clusters close to fractured or scarp zones. The first type is interpreted as rock falls or brittle material propagating along the slide, while the second type is interpreted as fracture or shearing phenomena. We evaluate that displacements and precipitations might be correlated with seismic signals variations. Landslides are likely to move and to mechanically change in space and time, which implies a continuous monitoring of the seismic equipment and prevents from long-term acquisition.

Dans les chaînes de montagnes, les séismes de magnitudes intermédiaires à fortes (Mw>6) déclenchent systématiquement un grand nombre de glissements de terrain responsables de l'introduction de volumes massifs de sédiments dans le réseau fluviatile. L'évacuation progressive de ces sédiments hors de la zone épicentrale affecte la dynamique des rivières et provoque des aléas hydro-sédimentaires dans les plaines alluviales (avulsion des rivières, crues...). La quantification des transferts sédimentaires est essentielle pour mieux comprendre l'évolution des paysages à court et moyen terme (de l'heure au siècle) et permettre une gestion efficace des risques dans les zones d'accumulation. Cependant, les flux de sédiments grossiers étant difficiles à mesurer, les facteurs contrôlant l'évacuation des glissements de terrain restent à ce jour mal compris. Cette thèse a donc porté sur l'étude, via la modélisation, des paramètres influençant la mobilisation des glissements de terrain, la préservation de la capacité de transport la transition entre gorge et plaine alluviale et la dynamique court terme des cônes alluviaux soumis à de forts apports sédimentaires. Les approches développées sont appliquées au contexte de la côte Ouest de la Nouvelle Zélande où la probabilité d'occurrence d'un séisme de magnitude 8 est de 50% dans les 50 ans à venir. Cette problématique à été abordée analytiquement et via une approche numérique avec le modèle 2D d'évolution des paysages et des rivières, Eros. Avec l'approche analytique, nous démontrons que la conservation de la capacité de transport long terme à la transition entre gorges et plaines alluviales est généralement réalisée par le passage à un système en tresse. Nous identifions aussi la variabilité des débits comme facteur dominant de la capacité de transport long terme comparé à l'effet de la végétation riparienne. Avec l'approche numérique, nous utilisons Eros qui est composé 1. d'un modèle hydrodynamique 2D, 2. d'un modèle de transport/dépôt de sédiments et 3. de modèles gérant les flux latéraux d'érosion et de dépôt. La combinaison de ces éléments permet l'émergence de diverses géométries de rivières alluviales (droites/sinueuses ou en tresses) en fonction des forçages externes qu'elles subissent (débit d'eau, flux sédimentaires). L'application d'Eros à des cas naturels a nécessité la validation et la calibration de ses paramètres principaux à l'aide: 1. de solutions analytiques et 2. de la reproduction morphodynamique de systèmes naturels, tel que l'évolution de la rivière Poerua en Nouvelle Zélande suite au glissement de terrain du Mont Adams. Dans la partie aval du bassin, les simulations numériques démontrent les capacités du modèle 1) à prédire efficacement l'évolution de plaines alluviales soumises à plusieurs scénario d'apports sédimentaires massifs et 2) à générer des cartes de risques probabilistes. Dans la partie amont du bassin, les résultats mettent en évidence le rôle clef de la réduction dynamique de largeur des rivières par rapport à la largeur de la gorge fluviatile, sur l'accélération de l'évacuation des sédiments issus des glissements de terrain. Une loi unique caractérisant les temps d'export d'une distribution de glissements de terrain peut être définie en fonction du rapport entre volume de sédiment et capacité de transport initiale de la rivière, permettant ainsi d'estimer leur temps de résidence moyen à 5-30 ans pour un scénario de séisme de Mw=8 beaucoup plus faibles que ceux estimés précédemment (~100 ans). L'approche numérique développée dans ce travail suggère que l'étude de la réponse des chaînes de montagnes à un forçage sismique fort ne peut être effectuée efficacement qu'avec un modèle 2D capable de prendre en compte les non-linéarités entre écoulements des rivières, leurs géométries et le transport sédimentaire. Les résultats obtenus permettent une meilleure caractérisation de la dynamique des paysages à l'échelle du cycle sismique et des aléas à court terme. / In mountainous areas, intermediate to large earthquakes (Mw > 6) systematically trigger a large number of landslides supplying the fluvial network with massive volumes of sediment. The progressive evacuation of the sediment out of the epicentral area alters river dynamics and may cause hydro-sedimentary hazards in alluvial plains (river avulsion, inundations, bank erosion, ...). The quantification of sediment transfers is critical to better understand landscape evolution on short timescales (i.e. hours to centuries) and improve hazard management in deposition areas. However, the factors controlling the coarse sediment transfers are still poorly known due to a lack of field measurements and adequate numerical models. The aim of this work is thus to study, via numerical modeling, the parameters influencing landslides evacuation, the transport capacity variations at the gorge/alluvial plain transition and the short-term dynamics and hazards of alluvial fans. This work is set up in the context of the West Coast of New Zealand (NZ) which presents a 50% probability to experience a magnitude 8 earthquake in the next 50 years. This problematic has been addressed analytically and via a numerical approach. Using the analytical approach, we demonstrate that the conservation of long-term transport capacity at the bedrock gorge and alluvial plain transition usually implies the channel narrowing in the alluvial part that is generally realized by a transition to a braided system. We identify discharge variability as the dominant factor of alluvial river long term transport capacity compared to riparian vegetation. To explore the role of channel self-organization on coarse sediment transport, we use Eros, a 2D morphodynamic model able to simulate landscape evolution improved by a new 2D hydrodynamic model. Combined with a sediment transport/deposition model and lateral fluxes modeling (bank erosion and transverse deposition), Eros allows for the emergence of diverse alluvial river regimes and geometries (e.g. straight/sinuous and braided channels) as a function of the external forcing experienced by the river (water and sediment fluxes). The application of Eros on natural cases has required the validation and calibration of its principal parameters using analytical solutions and the morphodynamic reproduction of natural systems such as the evolution of the Poerua river in New Zealand following the Mount Adams landslide. In the downstream part of the catchment, the ensemble numerical simulations demonstrate Eros abilities to 1) efficiently predict the morphodynamic evolution of alluvial fans submitted to different scenarios of large sediment supplies and 2) generate probabilistic risk maps. In the upstream part, the results highlight the dominant role of dynamic river narrowing reducing export times of landslide-derived sediments. We define a new law characterizing export times as a function of landslide volume and pre-landslide transport capacity that predicts mean residence times for a M8 earthquake in a mountain range of 5-30 yr, much lower than previous estimations of ~ 100 yr. The numerical approach developed in this work suggests that the study of mountain ranges response to severe landslide disruption can only be addressed with a 2D model able to account for the non-linearities between river flow, channel geometry and sediment transport. The results allow for a better characterization of landscape dynamics at the scale of a seismic cycle and hydro-sedimentary hazards in the short term.

Le Massif armoricain est un domaine de socle cadomo-varisque ouest-européen de faible altitude (maximum 400m), caractérisé par des surfaces d'aplanissement, dont l'évolution géologique et géomorphologique mésozoïque et cénozoïque est débattue. L'objectif de cette étude est de reconstituer la croissance du relief de ce massif. Une analyse géomorphologique, à terre et à mer, des surfaces d'aplanissement à été réalisée. Celle-ci est basée sur leur (i) cartographie, (i) chronologie relative, (iii) relations avec les profils d'altération et (iv) datation au moyen des dépôts sédimentaires datés les fossilisant. Six surfaces d'aplanissement ont été identifiées et datées et la plupart sont exhumées. Elles sont d'âge anté-Jurassique inférieur (PS1 à PS3), anté-Jurassique moyen (PS4), ante-Crétacé inférieur (PS5) et Paléocène (PS6). Au moins deux phases d'enfouissement/exhumation ont été identifiées : (1) un enfouissement au cours du Jurassique suivi d'une exhumation au Crétacé inférieur et (2) un enfouissement au Crétacé supérieur suivi d'une dénudation du Crétacé terminal à l'Éocène inférieur. La première période d'exhumation est probablement reliée à l'initiation puis l'ouverture du rift entre les paques Ibérie et Eurasie (Golfe de Gascogne) et la seconde à la convergence entre ces deux plaques. Enfin, les mouvements verticaux cénozoïque du massif ont été quantifiés à partir (i) de la position des sédiments marins datés et de milieu de sédimentation connus et (ii) des paléoniveaux marins respectifs de ces dépôts déduits de différentes chartes eustatiques. Ces travaux mettent en évidence (i) une surrection au Paléocène, (ii) une susidence à l'Éocène supérieur et (iii) la surrection déjà caractérisée au Pléistocène. / The Armoricain massif is a west-european Cadomo-variscan domain of low altitude (maximum 400 m), characterized by planation surfaces, whose Mesozoic and Cenozoic geological and geomorphological evolution is still debated. The purpose of this study is to retrace the growth of this relief. A geomorphological analysis of the planation surfaces was performed on land and at sea. It is based on their (i) mapping, (ii) relative chronology, (iii) relationships with weathering mantles and (iv) dating using dated sediments that seal those them. Six stepped planation surfaces have been identified and mapped and most of them are exhumed. They are pre-early Jurassic (PS1 to PS3), pre-middle Jurassic (PS4), pre-late Cretaceous (PS5) and Paleocene (PS6). At least two phases of burial and exhumation have been identified: (1) burial in Jurassic time followed by denudation during the early Cretaceous and (2) burial in late Cretaceous time followed dy denudation during the latest Cretaceous to early Eocene. The first period of exhumation is probably related to the initiation and break-up of the rift between Iberia and Eurasia (Bay of Biscay) and the second to the convergence betwenn these two plates. At last, Cenozoic vertical movements of the massif have been quantified from (i) position of dated marine sediments of known depositional environment and (ii) their respective paleo-sea levels deduced from different eustatic charts. This work highlights (i) Paleocene uplift, (ii) late Eocene subsidence and (iii) the already characterized Pleistocene uplift.

Ce travail de thèse présente une analyse géologique combinant plusieurs méthodes : géologie structurale des bassins néogènes et plio-quaternaires, inversion comparée des couples failles/stries et mécanismes au foyer ainsi qu’une l’analyse de la répartition spatiale et temporelle de la sismicité en relation avec la pluviométrie, avec pour objectif de comprendre quelle est la signification de l’activité sismique dans un système orogénique lent en prenant pour exemple le sud des Alpes Occidentales. Les principaux résultats sont les suivants : La région soumise à un raccourcissement nord-sud révélé par l’analyse et le caractère syn-tectonique des bassins miocènes et plio-quaternaires. La déformation est principalement accommodée par des systèmes décrochants N140 dextres. Ces systèmes décrochants concentrent la déformation active le long de structures héritées. On trouve de façon synchrone de l’extension (au nord-ouest du massif du Mercantour) et de la compression (au pied de la marge Ligure) le long d’un même système décrochant N140 dextre. La transition se fait progressivement, passant d’un régime transtensif au nord (dépression de Jausiers) vers un régime transpressif au sud qui s’explique par des permutations de contraintes. Cette géodynamique alpine est temporellement et cinématiquement reliée à une rotation continue de la micro-plaque apulienne et ce depuis le Miocène, contrôlée par l’ouverture des bassins ligure puis tyrrhénien. Le moteur de la tectonique active semble donc lié à la rotation de l’Apulie elle-même contrôlée par la subduction en Méditerranée. / This thesis aims at understanding the significance of seismic activity in a slow orogenic system with the example of the South Western Alps. It presents a geological analysis combining several methods and approaches: (i) a structural analysis of Neogene basins, (ii) a comparison of fault-striae data inversions with focal mechanisms and (iii) an analysis of the spatial and temporal distribution of seismicity in relation with rainfall. The main results are as follows: - The area is subject to a prolonged and globally similar through time north-south shortening context revealed by the analysis of the Miocene and Plio- Quaternary basins. The deformation is mainly accommodated by strike-slip dextral N140 faults. These strike slip faults focus the active deformation along inherited structures. - The geodynamic history of the S Alps is correlated with that of the Mediterranean back-arc basin opening. Extension (at the N-W end of Mercantour massif) and compression (at the foot of the Ligurian margin) occur along a dextral strike-slip system N140°E that might limit the Apulian block rotation. The transition is gradual, the regime evolves from a transtensive to a transpressive regime, from north to south, explained by permutations of stress inferred from fault-strea data analysis. - In this context of slow deformation, seismicity shows an annual periodicity correlated with the frequency and amount of rainfalls. This correlation can be explained by two processes that facilitate the triggering of earthquakes.

Les environnements montagneux sont un lieu privilégié d'échange d'eau et d'énergie. Les rivières de montagne alimentent en eau 40% de la population mondiale et sont sujettes à une pression démographique et climatique important. Dans ce contexte, la compréhension des processus météorologiques, hydrologiques et hydrogéologiques est fondamentale pour la gestion globale de la ressource en eau. L'étude, présentée dans ce manuscrit de thèse, se positionne au sein des environnements montagneux où l'hydrologie est influencée par le couvert neigeux saisonnier et par les glaciers, et propose une approche de modélisation interdisciplinaire afin d'améliorer la compréhension des processus en jeu.Aujourd'hui, si les modèles sont capables de simuler le débit sur les rivières de montagnes jaugées sous influence nivale et glaciaire, un certain nombre d'incertitudes persistent quant à l'utilisation de tels modèles hors de leur conditions de validation (en réponse à un climat différent ou sur un domaine non-jaugé). La principale source d'incertitude est liée au manque de connaissance des précipitations en montagne, dont la mesure est rare et incertaine. C'est pourtant la principale composante du bilan hydrologique. A cet égard, nous proposons d'exploiter l'information fournie par la géométrie du couvert neigeux et des glaciers, en tant que “pluviomètres géants” à l'échelle de ces réservoirs, dans un modèle hydrologique à réservoirs conceptuels reposant sur la notion de bassin versant.L'information, hydrologique, nivale et glaciaire est évaluée dans un cadre de calibration multi-objectifs. Les résultats montrent que, dans cette configuration, la validation conjointe du modèle hydrologique par le débit journalier, le bilan de masse glaciaire annuel et la hauteur de neige locale journalier permet de réduire fortement l'incertitude sur le forçage météorologique journalier et d'améliorer la robustesse du modèle. Ce résultat préliminaire nous a permis de reconstruire, en conséquence, le bilan de masse local annuel à l'échelle des glaciers.Par ailleurs, la représentation des glaciers au sein d'un modèle hydrologique pose un certain nombre de défis, surtout dans la perspective de simuler les processus hydrologiques à l'échelle pluri-annuelle. En particulier, la prise en compte de l'évolution de la géométrie des glaciers au sein d'un modèle hydrologique est balbutiante. A cet égard, nous proposons, dans cette étude, des axes d'amélioration de la représentation des glaciers au sein d'un modèle hydrologique par un angle d'investigation géomorphologique. Cette approche a permis d'élaborer un modèle probabiliste permettant de décrire les surfaces englacées au sein d'un bassin versant selon une courbe de niveau. / Mountainous environments are a privileged place of water and energy exchange. Mountainous rivers feed about 40% of the world population and are subjected to climate change and a growing demography. In this context, the comprehension of meteorological, hydrological and hydrogeological processes is essential for a better overall management of water resource. This PhD study is focused squarely on the mountainous environments where hydrology is influenced by snow cover and glaciers, and introduces a multidisciplinary modeling approach in order to improve our comprehension of the process involved.Today, hydrological models are able to simulate gauged mountainous river streamflows under the influence of snow and glaciers but some uncertainties remain when applying such models out of their calibration phase (for instance in response to a different climate or on a ungauged basin). The main uncertainty source is the lack of knowledge of mountainous precipitations, whose measure is sparse and uncertain. It remains the principal component of the hydrological budget though. In this study, we suggest using the meteorological information provided by snow cover and glaciers as “giant pluviometers” to their reservoir scales, with a conceptual reservoir model associated with the concept of watershed.The information provided by hydrology processes, snow and glaciers is assessed in a multi-objective calibration phase. Results show that, in this configuration, the joint validation of the hydrological model by daily streamflow, annual mass balance and daily local snow depth reduces significantly the uncertainty on the meteorological forcing and improves the model robustness. This preliminary result has motivated, consequently, the local annual mass balance of the glaciers.Also, the representation of glaciers in a hydrological model raises a certain amount of issues, especially in the perspective of simulation long-term hydrological processes. In particular, the consideration of the evolution of the glacier geometry is at an early stage. To this end, we propose, in this study, ways of improvements for the representation of glaciers from a geomorphological perspective. This approach allowed us to build a probabilistic model able to describe the glaciated surfaces within a watershed according to a given topographic contour line.

La vallée A’ą̈y Chù est située au Sud-Ouest du Yukon dans le Parc National Kluane. Le pergélisol y est isolé et présent sous forme de lithalses, retrouvées dans les milieux humides. La présente étude s’intéresse à ces formes périglaciaires afin de comprendre les conditions et processus de formation et conservation des lithalses. Nous avons effectué huit forages sur deux sites, à l’est et à l’ouest de la vallée. Notre étude cryostratigraphique des lithalses incorpore des analyses sédimentaires, de cryostructure, de contenu en glace, d’ions majeurs et d’isotopes d’eau. Les lithalses se sont développées sous le climat froid du Petit Âge Glaciaire, avec des conditions écosystémiques tel qu’un substrat gélif (silt, sable fin) couplé d’une forte disponibilité en eau. La végétation était composée de mousses, d’herbacées (Carex spp.) et de buissons (Salix spp.), formant un couvert organique poreux et isolant. Le pergélisol était d’une faible épaisseur jusqu’à 2,2 m de profondeur. Sept forages comportaient un talik de 21 à 48 cm d’épaisseur, et débutant dans le premier mètre de sol. Les cryostructures principales étaient lenticulaire et microlenticulaire. Aux sites 1 et 2, le contenu volumétrique en glace moyen était 66,7 % ±9,1 et 63,9 % ±13,7, la glace en excès était responsable jusqu’à 61,3 % et 45,6 % de la hauteur des lithalses. Plusieurs signes de dégradation (talik, ravinement, mares de thermokarst, remparts) indiquent un état mécanique et thermique instable. Une succession d’étés et d’hivers chauds pourraient d’abord faire balancer les lithalses vers un état relique, puis vers un dégel final. / The A’ą̈y Chù valley in southwestern Yukon, Kluane National Park features isolated permafrost occurring in lithalsas formed in wetlands. We investigate these persistent permafrost features to understand the specific conditions and processes that allowed their formation and conservation. We drilled and sampled eight boreholes at two different sites, on the east and west sides of the valley. The lithalsas were studied with a cryostratigraphic approach, with analyses of cryostructure, ice content, sediment characteristics, major ions, and water isotopes. Lithalsas developed during the colder climate of Little Ice Age due to ecosystem conditions that include a frost susceptible substrate composed of silt and fine sand coupled with high water availability. The vegetation cover was mainly moss, herbs (Carex spp.) and shrubs (Salix spp.) which formed a porous insulating cover. The permafrost body was thin with a maximum depth of 2,2 m. Seven boreholes had a talik 21 to 48 cm thick, starting within the first meter of soil. The cryostructures were mainly lenticular and microlenticular. The average volumetric ice content was 66,7 % ±9,1 at Site 1 and 63,9 % ±13,7 at Site 2. The average excess ice content accounts for up to 61,3% and 45,6% of the height of lithalsas, at Site 1 and 2. Many signs of permafrost degradation (talik, gullies, thermokarst ponds, ramparts) indicate an unstable thermal and mechanical state. A succession of warm summers and winters could make the lithalsas balance towards a relic state first then to final thaw.

L'analyse combinée d'imageries topographiques LiDAR et bathymétriques multifaisceaux à haute résolution ainsi que des âges au radiocarbone fournit de nouvelles informations qui permettent de proposer des étapes de la déglaciation ainsi que les patrons de retrait de la marge de l'Inlandsis laurentidien (IL) dans le fjord du Saguenay. L'analyse spatiale de la distribution de moraines, la présence de dépôts glacio-lacustres perchés et la géométrie des épandages fluvioglaciaires de contact permettent de mettre en évidence l'existence antérieure d'une langue de glace dans le fjord du Saguenay, s'étendant, au cours de ses différentes phases de retrait, de l'embouchure du fjord jusqu'au nord-est de la Baie des Ha! Ha!. Cette langue de glace avait des incursions dans les principales baies du fjord (Baie Sainte-Marguerite et Anse-Saint-Jean). Lors du retrait, trois seuils bathymétriques ont agi comme points d'ancrage où la marge de la langue de glace s'est stabilisée, soit à (1) l'embouchure du fjord sur le Fleuve Saint-Laurent, (2) au niveau du village Sacré-Cœur et (3) au niveau de la Baie-Sainte-Marguerite. Cette stagnation de la marge a permis l'accumulation de sédiments glaciomarins au front du glacier et dans les principales vallées adjacentes, c'est-à-dire Tadoussac, Sacré-Cœur et Baie-Sainte-Marguerite. À l'ouest du seuil de Baie-Sainte-Marguerite, la marge de l'IL s'est retirée rapidement vers la Baie des Ha! Ha! et plus graduellement vers le nord-ouest et le Lac-Saint-Jean. La topographie et la bathymétrie du fjord sont les principaux facteurs influençant la dynamique de retrait des marges glaciaires avec la largeur du fjord et les seuils bathymétriques contrôlant les phases de stabilisation et de retrait de la glace. Au fur et à mesure du retrait de la marge de l'IL, des lacs proglaciaires se sont formés près de Baie-Sainte-Marguerite et de l'Anse-Saint-Jean, où se trouvent la plupart des terrasses de lacs proglaciaires. Ces lacs proglaciaires se sont probablement formés pendant la stabilisation de la marge au seuil de Baie-Sainte-Marguerite. / The combined analyses of LiDAR terrestrial topographic data, high-resolution multibeam bathymetric data and radiocarbon dating provide new information that allow estimating the deglacial sequence and retreat patterns of the Laurentide Ice Sheet (LIS) margin in the Saguenay Fjord. The spatial analysis of the moraine distribution, the presence of perched glacio-lacustrine deposits and the geometry of fluvioglacial outwash highlight the former existence of an ice tongue in the Saguenay Fjord, extending, during its different retreat phases, from the mouth of the fjord to the northeast of Baie des Ha! Ha! with incursions in the fjord's main bays (Baie-Sainte-Marguerite and Anse-Saint-Jean). During retreat, three bathymetric sills, i.e., at (1) the fjord mouth on the Saint Lawrence River, (2) near the Sacré-Cœur village and (3) near the Baie-Sainte-Marguerite Bay, acted as anchor points where the ice tongue margin stabilized. These standstills led to the accumulation of glaciomarine sediments at the glacier front and in the adjacent main valleys: Tadoussac, Sacré-Cœur and Baie-Sainte-Marguerite. After the third bathymetric sill, the LIS margin retreated rapidly towards Baie des Ha! Ha! and retreated more gradually towards Saguenay Lac-Saint-Jean, i.e. northwest. Fjord topography and bathymetry seem to have been the main factors influencing retreating ice dynamics, with fjord width and bathymetric sills controlling ice retreat. As the LIS margin retreated, proglacial lakes developed near Baie-Sainte-Marguerite and Anse-Saint-Jean where most proglacial lake terraces occur with three perched proglacial lakes near Baie-Éternité. These proglacial lakes likely developed during the Baie-Sainte-Marguerite standstill.