Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Nous traversons actuellement une crise de perte de la biodiversité sans précédant. La dégradation des sols et la perte d’habitat, la pollution, la surexploitation et les invasions biologiques contribuent à cette perte mondiale de biodiversité. Par ailleurs, le changement climatique et ses interactions avec les autres menaces, sont probablement l’un des défis majeurs des prochaines décennies pour la biodiversité. À l’heure actuelle, en raison de la multiplication des études et des approches employées, il est difficile d’avoir une vision synthétique des conséquences potentielles de ces changements sur la biodiversité. L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’améliorer la caractérisation et la quantification des différents impacts des changements climatiques sur la biodiversité, à l’échelle mondiale par des approches de modélisations et de méta-analyses. Une première partie de mes travaux a ainsi porté sur les conséquences potentielles de la hausse du niveau des mers sur les hotspots insulaires, au cours de laquelle j’ai mis en évidence les conséquences majeures d’une telle hausse pour certains de ces hotspots. Je me suis ensuite intéressée à l’étude des effets conjugués des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les invasions biologiques à l’échelle mondiale. Cette partie a permis de mettre en évidence que les conséquences des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les espèces invasives dépendent de la région, du taxon et de l’espèce considérée. Ainsi, j’ai mis en évidence que certaines régions pourraient être moins favorables à la présence d’espèce invasives dans le futur. En outre, cette partie a également mis en évidence que les hotspots majoritairement composés d’îles étaient particulièrement favorables à la présence de ces espèces invasives. Finalement, dans une dernière partie, j’ai étudié les conséquences des menaces futures pour les hotspots de biodiversité dans une perspective de conservation. Cette partie a notamment permis d’établir des priorités de recherche et de conservation entre les hotspots de biodiversité en tenant compte des futures menaces qui pèsent sur la biodiversité à l’échelle des hotspots, mais également au sein même des hotspots de biodiversité. Cependant, la mise en œuvre de plans de gestion de sauvegarde d’habitats ou d’espèces ne pourra se faire qu’en intensifiant les collaborations avec l’ensemble des acteurs impliqués. Plus généralement, la mise en œuvre de stratégies d’atténuation et d’adaptation efficaces aux changements climatiques ne pourra pas avoir lieu sans un soutien du grand public. / Global biodiversity is changing at an unprecedented rate due to loss of habitat, biological invasions, pollution, overexploitation. Furthermore, climate changes and their synergies with other threats will probably become the main drivers of biodiversity loss in the next century. Nowadays, the multiplicity of approaches and the resulting variability in projections make it difficult to get a clear picture of the future of biodiversity due to climate change. Yet, the majority of models indicate alarming consequences for biodiversity, with the worst- case scenarios leading to an increase of extinction rates. The aim of this thesis was to improve the knowledge about of the different consequences of climate change on biodiversity worldwide. To do that I mainly used modelisation and meta-analyses approaches. The first part of my work was to investigate the consequences of sea level rise for the ten insular biodiversity hotspot and their endemic species, during which I highlighted that between 6 and 19% of the islands would be entirely submerged. Then I studied the effects of climate and land use changes on biological invasions worldwide. The results showed that invasives species response to climate and land use changes depend on region, taxa and species considered. We also emphasized that some regions could lose a significant number of invasive alien species. Besides, we also found that hotspot that are mainly islands or group of islands are highly suitable for invasive species. Finally, in the last part, I quantified the exposure of biodiversity hotspots to the combined effects of climate change, land use change and biological invasions. This work highlighted the pressing need to consider different drivers of global change in conservation planning. In addition, we established some prioritization framework among the hotspot. Finally, conservation strategies to protect habitat and species under global changes, can only be achieved through closed collaboration with park managers. Overall, implementation of effective adaptation strategies to climate change can only succeed with public support.

L’objectif de la présente thèse est de proposer un cadre conceptuel d’approche desmouvements de population liés aux risques environnementaux. Depuis une vingtained’années, un ensemble de termes a émergé afin de caractériser ces populations: réfugiésenvironnementaux, éco-réfugiés, réfugiés climatiques, éco- migrant pour ne citer que les plusconnus. La caractérisation et le statut accordé à ces populations sont dépendants de la nature,la force et la rapidité de l’évènement environnemental contribuant à leur déplacement. Il estdonc indispensable de définir des critères précis pour éviter tout risque de confusion etprocéder à de véritables évaluations des flux liés à ces catastrophes. Notre analyse sefocalisera sur les risques liés à la hausse du niveau de la mer: risques de submersion etd’inondation sur le littoral et dans les espaces deltaïques. Face à ces risques croissants, il estimpérieux de mettre en place une «stratégie proactive», basée sur le triptyque protection -prévention et anticipation. Cette stratégie exige au-delà de la délimitation des zonesgéographiques concernées, une quantification et qualification des populations potentiellementtouchées. C’est la conjonction de deux formes de vulnérabilité qui est au coeur de notreproblématique: la vulnérabilité face aux risques d’inondations et la vulnérabilité face à lapression démographique croissante. C’est dans cet esprit que nous étudierons deux zonessoumises au risque d’inondation, l’une en France (Estuaire de la Gironde) et l’autre en Grèce(Deltas d’Axios-Loudias-Aliakmonas en Macédoine Centrale) afin d’estimer l’importanceéventuelle des mouvements de population à l’horizon 2025 et 2050. / The present thesis seeks to define a conceptual framework in order to examine the populationmovements related to environmental risks. For about twenty years, several terms haveemerged to describe thedisplaced people such as: environmental refugees, eco-refugees,climate refugees or eco-migrants. The terms and the status attributed to these populations arelargely dependent on the nature, strength and speed of the environmental event contributing totheir displacement. It is therefore necessary to specify the criteria in order to avoid anyconfusion and to be able to assess the physical flows generated by the environmentaldisasters. Our analysis is focused on the risks of submersion and inundation along the coastand in the delta areas associated with rise in the sea levels. In view of these increasing risks, it is absolutely necessary to set up a "proactive strategy", based on the triptych protection -prevention - anticipation. For each type of risk considered, this strategy requires, beyond thedelimitation of the geographical areas concerned, quantification and qualification of thepotentially affected populations. Consequently, the main aspect of our problematic combinestwo types of vulnerability:the firstdue to environmental disasters’ risks such as floods and thesecondto increasing population pressure. Finally, we chose to examine in our study two areashighly subjected to flood risks such as the Gironde estuaryin France and the Axios -Loudias-Aliakmonas Deltas in Central Macedoniain Greece trying to estimate the potential size ofpopulation movements in 2025 and 2050.

Au cours du XXème siècle, les mesures marégraphiques ont permis d'estimer la hausse du niveau de la mer global à 1.7 mm.a-1. Depuis deux décennies, les observations faites par les satellites altimétriques indiquent une hausse du niveau de la mer plus rapide, de 3.2 mm. a-1 sur la période 1993-2011. Grâce à leur couverture quasi-globale, les observations spatiales ont aussi révélé une forte variabilité régionale dans la hausse du niveau de la mer qui dépasse de beaucoup la hausse moyenne globale dans de nombreuses régions du globe. Cette composante régionale qui s'ajoute à la hausse globale pour donner le niveau de la mer total local, est essentielle dans l'étude des impacts de la hausse du niveau de la mer sur les régions côtières et les îles basses. Dans cette thèse, nous analysons les observations de la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer, nous proposons une reconstruction de cette variabilité régionale depuis 1950 (i.e. avant l'avènement de l'altimétrie spatiale) et nous étudions ses causes et ses origines. Tout d'abord, nous proposons une reconstruction de la variabilité régionale du niveau de la mer dans le passé (avant la période altimétrique) en combinant des données marégraphiques avec les structures spatiales propres de l'océan déduites des modèles d'océan. Cette méthode permet de reconstruire le niveau de la mer en 2 dimensions depuis 1950, sur la majeure partie du globe, avec une résolution proche de celle de l'altimétrie spatiale. Ensuite, nous appliquons la méthode de reconstruction pour estimer la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer passée dans trois régions sensibles au réchauffement climatique : le Pacifique tropical, la mer Méditerranée et l'océan Arctique. Nous en déduisons pour ces régions la hausse totale ( régionale plus moyenne globale) du niveau de la mer local au cours des dernières décennies. Pour les sites où l'on dispose de mesures du mouvement de la croûte terrestre, nous évaluons la hausse local du niveau de la mer relatif (i.e. hausse du niveau de la mer totale plus mouvement de la croûte local) depuis 1950. Le but est de permettre les études de l'impact local de la hausse du niveau de la mer aux échelles climatiques. Enfin, nous analysons l'origine de la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer pour déterminer si elle est due à l'activité anthropique ou si elle résulte de la variabilité naturelle du système climatique. Nous nous focalisons sur le Pacifque tropical qui est marqué par une très forte variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer depuis 1993. Grâce a la reconstruction du niveau de la mer depuis 1950, nous montrons que cette variabilité régionale récente (17 dernières années) n'est pas stationnaire dans le temps mais qu'elle fluctue en lien avec une basse fréquence du mode de variabilité ENSO. Avec les modèles de climat du projet CMIP3, nous montrons de plus que cette variabilité régionale est essentiellement d'origine naturelle (variabilité interne du système climatique) et que l'impact anthropique y est trop faible pour l'instant pour y être détecté.

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.

Résumé: Les récentes études scientifiques sur le climat tendent à démontrer que la hausse du niveau de la mer menace l'existence de petits États insulaires, notamment dans le Pacifique et les Caraïbes. La possibilité que le territoire d'un État soit inondé ou rendu inhabitable est une situation sans précédent qui pose de nouvelles questions au regard du droit international. En effet, le droit international envisage la disparition d'une entité étatique uniquement par annexion, fusion ou succession d'État. Le droit n'envisage donc pas la disparition pure et simple d'une entité étatique. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons adopté une démarche exploratoire visant à découvrir s'il était possible qu'un État disparaisse juridiquement pour des raisons climatiques et quelles seraient les conséquences qui en découleraient, notamment sur le lien de nationalité des ressortissants. Nous analyserons les différents scénarios envisagés par la littérature pour permettre à l'État de maintenir une existence en dépit de la disparition de son territoire. Nous constaterons qu'il est fort probable que l'État ne réponde plus aux critères énoncés par le droit international et perde de ce fait son statut et ses prérogatives étatiques, mais qu'il pourrait demeurer sujet de droit international en vertu de la présomption de continuité et par le biais de la reconnaissance internationale. Ceci nécessite de revoir le concept d'État en droit positif.||Abstract:Recent scientific studies on climate change show that sea level rise threatens the existence of small island states, especially in the Pacific and Caribbean. The disappearance of a state territory or its inhabitability is an unprecedented situation that raises new questions in international law. Indeed, international law does not foresee the disappearance of a state without it being replaced by annexion, fusion or succession of another state. In this master thesis we tried to find out if it is possible for a state to disappear legally for climatic reasons and what would be the consequences of such disappearance, notably on the nationality of its citizens. We will analyse the different scenarios proposed by the literature to maintain statehood despite the disappearance of territory. We will see that it is possible that even in case of loss of statehood and its prerogatives, such entities could remain subject of international law through the presumption of continuity and the continued recognition of other states. This would mean that the concept of state as it exists today would have to be reviewed.

Le niveau de la mer est une des variables climatiques essentielles dont la variabilité résulte de nombreuses interactions complexes entre toutes les composantes du système climatique sur une large gamme d'échelles spatiales et temporelles. Au cours du XXème siècle, les mesures marégraphiques ont permis d'estimer la hausse du niveau de la mer global entre 1,6 mm/an et 1,8 mm/an. Depuis 1993, les observations faites par les satellites altimétriques indiquent une hausse du niveau de la mer plus rapide de 3,3 mm/an. Grâce à leur couverture quasi-globale, elles révèlent aussi une forte variabilité du niveau de la mer à l'échelle régionale, parfois plusieurs fois supérieure à la moyenne globale du niveau de la mer. Compte tenu de l'impact très négatif de l'augmentation du niveau de la mer pour la société, sa surveillance, la compréhension de ses causes ainsi que sa prévision sont désormais considérées comme des priorités scientifiques et sociétales majeures. Dans cette thèse, nous validons d'abord les variations du niveau de la mer mesurées par la nouvelle mission d'altimétrie satellitaire, SARAL-AltiKa, en comparant les mesures avec celles de Jason- 2 et des marégraphes. Un autre volet de cette première partie de thèse a consisté à estimer les parts respectives des facteurs responsables des variations du niveau de la mer depuis 2003 en utilisant des observations issues de l'altimétrie satellitaire (missions altimétrique Jason-1, Jason-2 et Envisat), de la mission GRACE, et des profils de température et salinité de l'océan par les flotteurs Argo. Une attention particulière est portée à la contribution de l'océan profond non 'vue' par Argo. Nous montrons que les incertitudes dues aux approches du traitement des données et aux erreurs systématiques des différents systèmes d'observation nous empêchent encore d'obtenir des résultats précis sur cette contribution. Dans la deuxième partie de la thèse, en utilisant les données de reconstruction du niveau de la mer dans le passé, nous étudions la variabilité régionale du niveau de la mer et estimons sa hausse totale (composante régionale plus moyenne globale) de 1950 à 2009 dans trois régions vulnérables: l'océan Indien, la mer de Chine méridionale et la mer des Caraïbes. Pour les sites où l'on dispose de mesures du mouvement de la croûte terrestre par GPS, nous évaluons la hausse locale du niveau de la mer relatif (hausse du niveau de la mer totale plus mouvement de la croûte locale) depuis 1950. En comparant les résultats de ces trois régions avec une étude précédente sur le Pacifique tropical, nous constatons que le Pacifique tropical présente la plus forte amplitude des variations du niveau de la mer sur la période d'étude. Dans la dernière partie de la thèse, nous nous concentrons par conséquent sur le Pacifique tropical. Nous analysons les rôles respectifs de la dynamique océanique, des modes de variabilité interne du climat et du forçage anthropique sur les structures de la variabilité régionale du niveau de la mer du Pacifique tropical depuis 1993. Nous montrons qu'une partie importante de la variabilité régionale du niveau de la mer du Pacifique tropical peut être expliquée par le mouvement vertical de la thermocline en réponse à l'action du vent. En tentant de séparer le signal correspondant au mode de variabilité interne du climat de celui de la hausse régionale du niveau de la mer dans le Pacifique tropical, nous montrons également que le signal résiduel restant (c'est-à-dire le signal total moins le signal de variabilité interne) ne correspond probablement pas à l'empreinte externe du forçage anthropique. / Sea level is an integrated climate parameter that involves interactions of all components of the climate system (oceans, ice sheets, glaciers, atmosphere, and land water reservoirs) on a wide range of spatial and temporal scales. Over the 20th century, tide gauge records indicate a rise in global sea level between 1.6mm/yr and 1.8 mm/yr. Since 1993, sea level variations have been measured precisely by satellite altimetry. They indicate a faster sea level rise of 3.3 mm/yr over 1993-2015. Owing to their global coverage, they also reveal a strong regional sea level variability that sometimes is several times greater than the global mean sea level rise. Considering the highly negative impact of sea level rise for society, monitoring sea level change and understanding its causes are henceforth high priorities. In this thesis, we first validate the sea level variations measured by the new satellite altimetry mission, SARAL-AltiKa by comparing the measurements with Jason-2 and tide gauge records. We then attempt to close the global mean sea level budget since 2003 and estimate the deep ocean contribution by making use of observational data from satellite altimetry, Argo profiles and GRACE mission. We show that uncertainties due to data processing approaches and systematic errors of different observing systems still prevent us from obtaining accurate results. In the second part of the thesis, by making use of past sea level reconstruction, we study the patterns of the regional sea level variability and estimate climate related (global mean plus regional component) sea level change over 1950-2009 at three vulnerable regions: Indian Ocean, South China and Caribbean Sea. For the sites where vertical crustal motion monitoring is available, we compute the total relative sea level (i.e. total sea level rise plus the local vertical crustal motion) since 1950. On comparing the results from these three regions with already existing results in tropical Pacific, we find that tropical Pacific displays the highest magnitude of sea level variations. In the last part of the thesis, we therefore focus on the tropical Pacific and analyze the respective roles of ocean dynamic processes, internal climate modes and external anthropogenic forcing on tropical Pacific sea level spatial trend patterns since 1993. Building up on the relationship between thermocline and sea level in the tropical region, we show that most of the observed sea level spatial trend pattern in the tropical Pacific can be explained by the wind driven vertical thermocline movement. By performing detection and attribution study on sea level spatial trend patterns in the tropical Pacific and attempting to eliminate signal corresponding to the main internal climate mode, we further show that the remaining residual sea level trend pattern does not correspond to externally forced anthropogenic sea level signal. In addition, we also suggest that satellite altimetry measurement may not still be accurate enough to detect the anthropogenic signal in the 20 year tropical Pacific sea level trends.