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International audience; Study region : The studied region is the Greater Antilles (Cuba, Hispaniola, Jamaica and Puerto Rico) and the Lesser Antilles (Southern part of the Caribbean arc).Study focus : The performance of MSWEP, CHIRPS, PERSIANN-CDR, ERA-5 and GPM IMERG were evaluated to highlight their qualities and shortcomings and to guide researchers in the choice of these rainfall datasets to use for hydro-meteorological applications in this study area. Five quantitative (RMSE, KGE and his three components) and three qualitative (POD, FAR and CSI) statistical metrics are used to evaluate the amount and detection capacity of the rainfall datasets. Heavy rainfall percentiles are calculated to assess the ability of rainfall datasets to estimate rare and extreme rainfall.New hydrological insights for the region : MSWEP performs well for most statistical metrics and is recommended for most hydro-meteorological research. CHIRPS and PERSIANN-CDR performs well in estimating the annual rainfall seasonality and are recommended for research on water resources management (irrigation, energy production, etc.). CHIRPS also performs well in estimating heavy rainfall percentiles and is also recommended for statistical research of heavy rainfall events. ERA-5 and GPM IMERG have a good ability to capture wet and dry days and is recommended for determination of climatic research or atmospheric sciences applications. However, bias reduction methods for these rainfall gridded datasets are advised before applications due to their low KGE and high RMSE.

The exceptional rainfall on Oct. 2nd, 2020 on the Maritime Alps and on the Liguria regions have considerably modified the bed morphology of several rivers in the area. Far beyond the rather localized damages observed on the Tinée or on the Fora di Taggia rivers, the Roya and the Vésubie rivers endured exceptional active width widening (see Melun et al., submit.) that triggered considerable infrastructure damages (approx. 1 billion euros worth). This exceptionally intense storm episode (663 mm in 24h at the Mesches Dam in the Roya catchment ; CEREMA, 2021) reactivated sediment supply from hillslopes that triggered a fluvial metamorphosis: the Roya and the Vésubie, that were single channels, mostly of a step-pool morphology prior to the flood, switched to multithreaded riverbeds, characteristic of an excess of sediment supply compared to transport capacity. Based on sediment fluxes monitoring (RFID sediment tracking and geophone) before and during the flood, this study contributes 1/ to characterise the intensity of sediment transport in the Roya main branch during the 2020/10/02 episode, 2/ to develop a prospective conceptual model of sediment connectivity in the Roya catchment and 3/ to stress few essential guidelines for the reconstruction of these Maritime Alps valley bottoms.; Les précipitations exceptionnelles du 2 octobre 2020 sur les Alpes-Maritimes et la Ligurie ont considérablement modifié la morphologie de plusieurs cours d’eau de la région. Au-delà des dégâts assez localisés observés sur la Tinée ou la Fora di Taggia, la Roya et la Vésubie en particulier ont vu leur bande active s’élargir de manière exceptionnelle (cf. Melun et al., submit.), occasionnant des dégâts considérables aux infrastructures (coût estimé :env. 1 milliard d’euros). Ces deux cours d’eau sont passés d’un chenal unique, souvent en step-pool, à une morphologie à chenaux multiples, caractéristique d’un excès de sédiments provenant des versants, réactivés à l’occasion de cet événement particulièrement intense en termes de précipitations (663 mm en 24h aux Mesches ; CEREMA, 2021). En s’appuyant sur les campagnes de mesures (traçage RFID et sismique acoustique passive) avant et pendant l’événement, nous nous proposons de contribuer 1/ à caractériser l’intensité du transport sédimentaire sur la Roya lors de l’épisode du 02/10/2020, 2/ à développer un modèle prospectif de fonctionnement hydro-sédimentaire du bassin de la Roya et enfin 3/ à souligner quelques principes de gestion qui nous semblent essentiels pour la reconstruction de ces vallées maralpines.

International audience; The Alex storm caused particularly catastrophic floods in the Roya, Tinée and Vésubie valleys(south-eastern France) on 2 October 2020. This event will certainly serve as a reference for floodrisk management in the future and it is important to document it as far as possible, in order topreserve its memory and enable further studies. Different national services and operators havebeen involved to gather and consolidate datasets describing this event. This article presentsa contribution from the scientific community to the reconstruction of the event’s peakdischarges, conducted within the HyMeX research programme. Field cross section surveysmade it possible to obtain 32 peak discharge estimates, contributing to a detailed descriptionof the flood genesis on the main rivers and their small tributarie; La tempête Alex, qui a touché le 2 octobre 2020 les vallées de la Roya, la Tinée, et la Vésubiedans les Alpes-Maritimes, constitue un événement de référence qu’il est important de docu-menter au mieux pour en conserver la mémoire et permettre son étude ultérieure. Lesdifférents services et opérateurs de l’État se sont largement mobilisés pour acquérir et regrou-per des jeux de données décrivant cet événement. Cet article présente une contribution de lacommunauté scientifique à la reconstitution des débits de pointe des crues, conduite dans lecadre du programme de recherche HyMeX. Des relevés de sections d’écoulement ont permisd’obtenir 32 estimations de débits de pointe, contribuant à la connaissance des crues obser-vées sur les cours d’eau principaux et leurs petits affluents.

Ce rapport vise à présenter la méthodologie utilisée pour modéliser des débits générés par la tempête Alex au droit de 105 exutoires situés dans les bassins du Var amont, de la Tinée, de la Vésubie, de la Bévéra et de la Roya. Une comparaison des débits simulés avec ceux estimés au droit de quatre stations hydrométriques de la DREAL PACA (la Tinée à Tournefort, la Vésubie à Utelle, la Bévéra à Sospel et la Roya à Tende) est réalisée. Il s’agit de résultats préliminaires, à consolider avec une analyse de sensibilité et une comparaison avec d’autres modèles plus complexes et potentiellement plus « réalistes ».

On 2 October 2020, the Maritime Alps in southern France were struck by the devastating Storm Alex, which caused locally more than 600 mm of rain in less than 24 h. The extreme rainfall and flooding destroyed regional rain and stream gauges. That hinders our understanding of the spatial and temporal dynamics of rainfall-runoff processes during the storm. Here, we show that seismological observations from permanent seismic stations constrain these processes at a catchment scale. The analysis of seismic power, peak frequency, and the back azimuth provides us with the timing and velocity of the propagation of flash-flood waves associated with bedload-dominated phases of the flood on the Vesubie River. Moreover, the combined short-term average to long-term average ratio and template-matching earthquake detection reveal that 114 local earthquakes between local magnitude M-L = -0.5 and M-L = 2 were triggered by the hydrological loading and/or the resulting in situ underground pore pressure increase. This study shows the impact of Storm Alex on the Earth's surface and deep-layer processes and paves the way for future works that can reveal further details of these processes., Natural Hazards and Earth System Sciences, 22 (5), ISSN:1561-8633, ISSN:1684-9981

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International audience; Recent floods have highlighted the high vulnerability of Hispaniola Island (split by Haiti in the West and Dominican Republic in the East) towards hydro-meteorological hazards. For example, the coastal city of Cayes, in southern Haiti, has been heavily impacted by the torrential rainfall of October 5 to 6, 2018, with numerous damaged buildings. In addition, most urban areas lack a hydro-meteorological reference allowing to anticipate the damages that can be generated by different types of intense events. In this context, it is necessary to work on the definition of thresholds of critical rainfall accumulation that will then be used to anticipate future damages and to forecast such impacts. This work must be adapted to the regional context of scarcity of long precipitation observed series. Thus, our research aims at defining heavy rainfall statistics for two watersheds (one in Haiti (Cayes) and one in the Dominican Republic (Yaque del Sur)) using MSWEP gridded rainfall estimates (Beck et al., 2019), available from 1979 to 2017 with a spatiotemporal resolution of 0.1°/ 3h.The first step of this work is to fit the annual maximum rainfall series of each rainfall station and their corresponding MSWEP grid cell by the Generalized Extreme Values (GEV) distribution in order to evaluate the capacity of MSWEP to compute the IDF curves at the stations. Then, the stochastic storm transposition method developed by Wright et al., (2013) was used with MSWEP to generate rainfall events with durations of 3 to72 h, and derive annual exceedance probabilities of 1/5, 1/50, and 1/100 over the two watersheds studied. The rainfall statistics obtained at the watershed scale will then be compared to the statistics derived from the basin rainfall series obtained by the Thiessen polygons with the observed rainfall series available over the watershed. Such methodology might be used regionally to map heavy rainfall hazard and defined critical rainfall accumulation thresholds.

International audience; The main goal of this paper is to present a hydro-meteorological assessment of the last three major floods observed on the small coastal watersheds of the French Riviera (October 3, 23 November 2015, 2019 and 1 December 2019). The joint analysis of precipitation data from rain gauges and of several quantitative precipitation estimates products (PANTHERE, ANTILOPE and RAINPOL) shows that the two episodes of 3 October 2015 and 1 December 2019 are characterised by very high rainfall intensities, with local accumulations of more than 100 [mm] in less than 3 hours, while the November 2019 episode was less intense and more uniform over the studied catchments. Estimated peak flows are of the same order of magnitude for the 2015 and December 2019 episodes, i.e. between 10 and 20 m3/s/km2 for the headwater catchments (drained surfaces less than 10 km2), and around 5 m3/s/km2 for the downstream catchments (drained surfaces between 10 and 60 km2). These floods are comparable to the major floods observed in recent years on a European scale, without being those that have produced the highest specific flows. This hydro-meteorological assessment shows the necessity and the interest of the instrumentation of the French Riviera coastal catchments and the added value of organising post-flood feedback in order to estimate the precipitation and flows likely to be observed in these regions prone to flash floods. Such studies are also useful to take a step back on the data and tools used for hydro-meteorological forecasting purposes on these catchments.; L’objectif de cet article est de présenter un bilan hydro-météorologique des trois dernières crues majeures observées sur les petits bassins côtiers de la Côte d’Azur (3 octobre 2015, 23 novembre 2019 et 1er décembre 2019). L’analyse conjointe de données issues de pluviomètres et de différents produits de lames d’eau (PANTHERE, ANTILOPE et RAINPOL) montre que les deux épisodes du 3 octobre 2015 et du 1er décembre 2019 sont caractérisés par des intensités très importantes, avec des cumuls localement supérieurs à 100 mm en moins de 3 heures, alors que l’épisode de novembre 2019 a été moins intense et plus uniformément réparti sur l’ensemble du territoire. Les débits de pointe estimés sont du même ordre de grandeur pour les épisodes de 2015 et de décembre 2019, soit entre 10 et 20 m3/s/km² pour les têtes de bassins versants, et autour de 5 m3/s/km² pour l’aval. Ces crues s’avèrent comparables aux autres crues majeures observées ces dernières années à l’échelle européenne, sans pour autant être celles ayant produit les débits spécifiques les plus importants. Ce bilan hydro-météorologique montre la valeur ajoutée d’organisation de retours d’expérience post-crue afin d’estimer les précipitations et débits susceptibles d’être observés dans ces régions sujettes aux crues éclairs.

Climate change plays a major role in determining future water availability and quality in several parts of the world. With the potential for hydroelectric development on the Churchill River, Labrador, it is important to understand the influence of climatic conditions on river discharge to foresee potential climate change effects on future productivity. Persistent drought events recorded between 1940 to 1960 and 1985 to 2000 underline the significant risk that changing climate may represent for energy supply, infrastructure security, and Canadian economy. Typically, predictive climatic models use historical temperature and precipitation records. In the study region (eastern Canada), climatic data cover less than seventy years and long reconstructions from natural archives are inexistent, which means it is unrealistic to simulate hydro-climatic variabilities and estimate future drought risks. In the boreal climate, tree-ring δ13C and δ18O series can: (1) be directly linked to climatic conditions, individually or in combination, and (2) reflect river discharge, a regional integration of overall climatic conditions. This study aims at improving the knowledge of long-term hydrologic variability in eastern Canada by reconstructing regional discharge from tree-ring δ13C and δ18O series. Two sites were selected, 40 km north and 8 km south of the Churchill River, to produce tree-ring δ13C and δ18O series extending from 1800 to 2009. Individual and combined isotopic results show significant statistical correlation with summer index discharge from three rivers near the Churchill (r = -0.61, -0.59 and -0.67 for δ13Cmean, δ18Omean and δ13C_δ18Ocombined, respectively; n = 41; p < 0.05; δ13C_δ18Ocombined series normalized with a z-score that integrates C and O isotope variations with the same weight). Therefore, summer index discharge has been reconstructed from the combined δ13C and δ18O data using a linear regression model. The resultant discharge series agrees with a discharge reconstruction obtained from the ANATEM method (1880-2009 period), which is based on a reanalysis of geopotential height fields and on similarities between days of reconstruction and observation. The reconstructions significantly correlate together (r = 0.43; n = 130; p < 0.05), as well as with Churchill River data (r = 0.55 and 0.71 for tree ring isotopes and ANATEM, respectively; n = 18; p < 0.05). The discharge reconstructions also show an overall significant long-term decrease from 1880 to 2009, and short-term decreases associated to drought periods (e.g. 1889-1892, 1935-1942, 1945-1948). The part of the isotopic reconstruction extending beyond the ANATEM reconstruction also shows periods of low discharges (e.g. 1807 to 1828 and 1845 to 1861). These results suggest that this part of Canada has experienced an overall decrease in summer discharge over the past 200 years.

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International audience; Modeling on changing watersheds is a particularly challenging topic for hydrologists, as land use change is not stationary and it has impacts on the rainfall-runoff relationship. It is necessary then to take into account these changes in the modeling, as well as climate change, in order to understand the hydrosystem and to improve the use of modeling tools. Several types of land use changes can influence the runoff, including beaver dams. Since the 20 th century, beavers are recolonizing territories due to protective laws in Europe and reintroduction operations in several countries. On some rivers, series of beaver dams are observed, producing potential significant hydrological impacts at the catchment scale. This work aims to develop a methodology able to detect hydrological impacts due to land use changes, using a rainfall-runoff model and to quantify these hydrological changes.

International audience; Modeling on changing watersheds is a particularly challenging topic for hydrologists, as land use change is not stationary and it has impacts on the rainfall-runoff relationship. It is necessary then to take into account these changes in the modeling, as well as climate change, in order to understand the hydrosystem and to improve the use of modeling tools. Several types of land use changes can influence the runoff, including beaver dams. Since the 20 th century, beavers are recolonizing territories due to protective laws in Europe and reintroduction operations in several countries. On some rivers, series of beaver dams are observed, producing potential significant hydrological impacts at the catchment scale. This work aims to develop a methodology able to detect hydrological impacts due to land use changes, using a rainfall-runoff model and to quantify these hydrological changes.

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International audience; Two different extreme streamflow estimation methods have been applied and compared over two catchments located on the Pacific coast of the British Columbia Canadian province: the classical deterministic approach Probable Maximum Precipitation (PMP) / Probable Maximum Flood (PMF) and the Simulation Climato-Hydrologique pour l’Appréciation des Débits EXtrêmes (SCHADEX) probabilistic approach, aiming at stochastically simulating millions of floods. Ratios between 10000-year return period daily precipitation values estimated by the SCHADEX method and PMP values are close to 1, while ratios between 10000-year return period daily streamflow values estimated by the SCHADEX method and PMF values are greater than 1.25. These ratio values are similar to the ones obtained within the comparison of PMF values and extreme streamflow estimation performed with the GRADEX method [Guillot and Duband 1967] for 43 different catchments, with ratios ranging between 1.08 and 3.52 [CFGB, 1994]. This paper illustrates the need of estimating extreme rainfall and streamflow by using the same hydroclimatologic inputs (in particular for the catchment rainfall series which should be estimated with the same catchment water balance hypothesis) in order to properly compare extreme rainfall and flood estimation methods. Such an approach allows to discuss the rainfall-runoff transformation differences obtained when different hydrological models are considered.; Deux méthodes d’estimation des débits extrêmes ont été appliquées sur deux bassins versants situés sur la côte Pacifique de la Colombie‑Britannique, province canadienne : la méthode déterministe classique Probable Maximum Precipitation (PMP) / Probable Maximum Flood (PMF) et la méthode probabiliste Simulation Climato‑Hydrologique pour l’Appréciation des Débits EXtrêmes (SCHADEX). Les ratios entre les valeurs de PMP et les pluies journalières de période de retour 10000 ans estimées par la méthode SCHADEX sont proches de 1, alors que les ratios entre les valeurs de PMF et les débits journaliers de période de retour 10000 ans estimés par la méthode SCHADEX sont supérieurs à 1.25. Ces valeurs de ratios d’estimation de débits extrêmes sont du même ordre de grandeur que celles obtenues lors de la comparaison de valeurs de PMF et d’estimations de débits extrêmes réalisées avec la méthode du GRADEX [Guillot et Duband 1967] pour 43 bassins versants, pour lesquels les valeurs de ratios étaient comprises entre 1.08 et 3.52 [CFGB, 1994]. Cette communication illustre la nécessité de réaliser des estimations de pluies et crues extrêmes avec les mêmes entrées hydroclimatiques (et notamment des séries de pluies de bassin construites avec les mêmes hypothèses) pour réaliser une comparaison rigoureuse de méthodes de prédétermination. Une telle approche permettrait notamment de discuter des différences de transformation pluie‑débit réalisées par les différents modèles hydrologiques considérés.

International audience; The Kamp River is a particularly interesting case study for testing flood frequency estimation methods, since it experienced a major flood in August 2002. Here, this catchment is studied in order to quantify the influence of such a remarkable flood event on the calibration of a rainfall-runoff model, in particular when it is used in a stochastic simulation method for flood estimation, by performing numerous rainfall-runoff model calibrations (based on split-sample and bootstrap tests). The results confirmed the usefulness of the multi-period and bootstrap testing schemes to identify the dependence of model performance and flood estimates on the information contained in the calibration period. The August 2002 event appears to play a dominating role for the Kamp River, since the presence or absence of the event within the calibration sub-periods strongly influences the rainfall-runoff model calibration and the extreme flood estimations that are based on the calibrated model.; La rivière Kamp est un cas d’étude particulièrement intéressant pour le test de méthodes de prédétermination des crues, puisqu’elle a vu une crue exceptionnelle se produire en août 2002. Dans cet article, nous étudions ce bassin versant pour quantifier l’influence de ce type de crue remarquable sur le calage d’un modèle pluie-débit, en particulier lorsqu’il est utilisé dans une méthode de simulation stochastique pour la prédétermination des crues. Pour cela, nous réalisons de nombreux calages du modèle pluie-débit (en nous basant sur des tests de bootstrap et sur des périodes indépendantes). Les résultats obtenus confirment l’utilité des procédures de calages multi-périodes et de « calages bootstrap » pour identifier la dépendance des performances des modèles hydrologiques et des estimations de crues extrêmes aux informations contenues dans les périodes de calage. L’événement de 2002 apparait jouer un rôle dominant pour la rivière Kamp, puisque la présence de l’événement au sein des périodes de calage influence fortement le calage du modèle pluie-débit et l’estimation des crues extrêmes reposant sur le modèle calé. L’ensemble des jeux de paramètres obtenus avec des périodes de calages ne contenant pas l’épisode de 2002 produit des estimations de crues extrêmes systématiquement plus fortes que celles obtenues avec les autres jeux de paramètres.

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Since 2006, Électricité de France (EDF) applies a new hydro-climatological approach of extreme rainfall and flood predetermination - the SCHADEX method - for the design of dam spillways. In a context of potential increase of extreme event intensity and frequency due to climate change, the use of the SCHADEX method in non-stationary conditions is a main interest topic for EDF hydrologists. Thus, the scientific goal of this Ph.D. thesis work has been to evaluate the ability of the SCHADEX method to take into account future climate simulations for the estimation of future extreme floods. The recognized inabilities of climate models and downscaling methods to simulate (extreme) rainfall distribution at the catchment-scale have been avoided, by developing and testing new methodological approaches. Moreover, the decomposition of the flood-producing factors proposed by the SCHADEX method has been used for considering different simulated climatic evolutions and for quantifying the relative impact of these factors on the extreme flood estimation. First, the SCHADEX method has been applied in present time over different climatic contexts (France, Austria, Canada and Norway), thanks to several colorations with academic and industrial partners. A sensitivity analysis allowed to quantify the extreme flood estimation sensitivity to rainfall hazard, catchment saturation hazard and rainfall-runoff transformation, independently. The results showed a large sensitivity of SCHADEX flood estimations to the rainfall hazard and to the rainfall-runoff transformation. Using the sensitivity analysis results, tests have been done in order to estimate the future evolution of "key" variables previously identified. New climate model outputs (done within the CMIP5 project) have been analyzed and used for determining future frequency of rainfall events and future catchment saturation conditions. Considering these simulated evolutions within the SCHADEX method lead to a significant decrease of simulated extreme floods. In order to predict the future intensity of rainfall events with air temperature simulated series, tests have been performed on several hundred of French catchment rainfall series, trying to link observed air temperature with observed rainfall event intensity. The results obtained show a mean heavy rainfall intensity increase of 6% per degree of air temperature rise, at the daily timescale. Nevertheless, supplementary tests are needed in order to estimate the timestep and the temperature range at which this rainfall event intensity increase is valid. Finally, these different future evolutions have all been used as inputs of the SCHADEX method. This last test showed the difficulty to quantify the impact of climate change on extreme floods due to a combination of extreme flood decrease factors (extreme flood decrease due both to future rainfall event frequency and catchment saturation condition evolution) and extreme flood increase factor (extreme flood increase due to an increase of future rainfall event intensity ). Even if the extreme flood estimation sensitivity analysis has raised numerous questions about the rainfall-runoff model calibration within the SCHADEX method, quantifying the future rainfall event intensity is the key question for the extreme rainfall and flood predetermination in a climate change context.; Depuis 2006, Électricité de France (EDF) applique une nouvelle approche hydroclimatologique de prédétermination des pluies et crues extrêmes, la méthode SCHADEX, pour le dimensionnement des évacuateurs de crues de ses barrages. Dans un contexte de changement climatique global, potentiellement amplificateur de la fréquence et de l'intensité des événements extrêmes, l'application de la méthode SCHADEX en conditions non-stationnaires est un sujet d'intérêt majeur pour les hydrologues d'EDF. Aussi, l'objectif scientifique des travaux de thèse entrepris a été d'évaluer la capacité de la méthode SCHADEX à prendre en compte l'information contenue dans les simulations du climat futur, pour estimer les crues extrêmes du futur. Les difficultés avérées des modèles climatiques et des méthodes de descente d'échelles à simuler des distributions de pluies courantes et extrêmes à l'échelle d'un bassin versant ont été contournées, en développant et en testant de nouvelles approches méthodologiques. De plus, la décomposition des processus générateurs de crues extrêmes proposée par la méthode SCHADEX a été utilisée afin d'incorporer différentes évolutions climatiques simulées, et de quantifier l'impact relatif de ces processus sur l'estimation de débits extrêmes. La méthode SCHADEX a tout d'abord été appliquée en temps présent dans différents contextes climatiques (France, Autriche, Canada et Norvège), grâce à des collaborations avec plusieurs partenaires académiques et industriels. Une analyse de sensibilité des estimations de crues extrêmes à la variabilité climatique observée a été réalisée sur plusieurs bassins versants. Cette analyse a permis de quantifier, de manière indépendante, le degré de sensibilité des estimations à l'aléa pluie, à la saturation des bassins versants et à la transformation pluie-débit. Les résultats obtenus ont ainsi révélé la grande sensibilité des estimations SCHADEX à l'aléa pluie forte et à la transformation pluie-débit, réalisée par le modèle hydrologique. S'appuyant sur les résultats de l'analyse de sensibilité, des travaux ont ensuite été réalisés afin d'estimer les évolutions futures des variables clés préalablement identifiées. Des sorties récentes de modèles climatiques (réalisées dans le cadre du projet CMIP5) ont été analysées, et ont permis de déterminer des fréquences d'occurrences futures d'épisodes pluvieux, ainsi que des conditions futures de saturation des bassins versants. L'incorporation de ces séries au sein de la méthode SCHADEX entraîne une diminution non négligeable des débits de crues extrêmes estimés. Dans le but de prédire l'intensité des pluies futures à partir de simulations de températures de l'air, des tests ont été entrepris sur plusieurs centaines de pluies de bassin françaises, afin de relier les températures de l'air observées avec les intensités de pluies extrêmes observées. Les résultats obtenus révèlent une augmentation moyenne de 6% des quantiles de pluies extrêmes par degré d'augmentation de la température de l'air, au pas de temps journalier. Néanmoins, des tests supplémentaires sont nécessaires pour déterminer sur quelles gammes de températures, et à quel pas de temps cette augmentation est valable. Enfin, ces différentes évolutions futures ont été toutes incorporées au sein de la méthode SCHADEX. Cet exercice final a montré la difficulté de quantifier l'impact du changement climatique sur les crues extrêmes, du fait de processus qui s'additionnent (diminution des débits extrêmes due à la fois à l'évolution des fréquences d'occurrences d'épisodes pluvieux et à l'évolution des conditions de saturation des bassins versants) et d'autres qui s'opposent (augmentation des débits extrêmes due à l'augmentation de l'intensité future des épisodes pluvieux). Si l'analyse de sensibilité des estimations de crues extrêmes a soulevé de nombreuses questions relatives au calage du modèle hydrologique utilisé dans la méthode SCHADEX, la quantification de l'intensité des épisodes pluvieux futurs constitue l'enjeu clé de la prédétermination des pluies et crues extrêmes en contexte de changement climatique.

Since 2006, Électricité de France (EDF) applies a new hydro-climatological approach of extreme rainfall and flood predetermination - the SCHADEX method - for the design of dam spillways. In a context of potential increase of extreme event intensity and frequency due to climate change, the use of the SCHADEX method in non-stationary conditions is a main interest topic for EDF hydrologists. Thus, the scientific goal of this Ph.D. thesis work has been to evaluate the ability of the SCHADEX method to take into account future climate simulations for the estimation of future extreme floods. The recognized inabilities of climate models and downscaling methods to simulate (extreme) rainfall distribution at the catchment-scale have been avoided, by developing and testing new methodological approaches. Moreover, the decomposition of the flood-producing factors proposed by the SCHADEX method has been used for considering different simulated climatic evolutions and for quantifying the relative impact of these factors on the extreme flood estimation. First, the SCHADEX method has been applied in present time over different climatic contexts (France, Austria, Canada and Norway), thanks to several colorations with academic and industrial partners. A sensitivity analysis allowed to quantify the extreme flood estimation sensitivity to rainfall hazard, catchment saturation hazard and rainfall-runoff transformation, independently. The results showed a large sensitivity of SCHADEX flood estimations to the rainfall hazard and to the rainfall-runoff transformation. Using the sensitivity analysis results, tests have been done in order to estimate the future evolution of "key" variables previously identified. New climate model outputs (done within the CMIP5 project) have been analyzed and used for determining future frequency of rainfall events and future catchment saturation conditions. Considering these simulated evolutions within the SCHADEX method lead to a significant decrease of simulated extreme floods. In order to predict the future intensity of rainfall events with air temperature simulated series, tests have been performed on several hundred of French catchment rainfall series, trying to link observed air temperature with observed rainfall event intensity. The results obtained show a mean heavy rainfall intensity increase of 6% per degree of air temperature rise, at the daily timescale. Nevertheless, supplementary tests are needed in order to estimate the timestep and the temperature range at which this rainfall event intensity increase is valid. Finally, these different future evolutions have all been used as inputs of the SCHADEX method. This last test showed the difficulty to quantify the impact of climate change on extreme floods due to a combination of extreme flood decrease factors (extreme flood decrease due both to future rainfall event frequency and catchment saturation condition evolution) and extreme flood increase factor (extreme flood increase due to an increase of future rainfall event intensity ). Even if the extreme flood estimation sensitivity analysis has raised numerous questions about the rainfall-runoff model calibration within the SCHADEX method, quantifying the future rainfall event intensity is the key question for the extreme rainfall and flood predetermination in a climate change context.; Depuis 2006, Électricité de France (EDF) applique une nouvelle approche hydroclimatologique de prédétermination des pluies et crues extrêmes, la méthode SCHADEX, pour le dimensionnement des évacuateurs de crues de ses barrages. Dans un contexte de changement climatique global, potentiellement amplificateur de la fréquence et de l'intensité des événements extrêmes, l'application de la méthode SCHADEX en conditions non-stationnaires est un sujet d'intérêt majeur pour les hydrologues d'EDF. Aussi, l'objectif scientifique des travaux de thèse entrepris a été d'évaluer la capacité de la méthode SCHADEX à prendre en compte l'information contenue dans les simulations du climat futur, pour estimer les crues extrêmes du futur. Les difficultés avérées des modèles climatiques et des méthodes de descente d'échelles à simuler des distributions de pluies courantes et extrêmes à l'échelle d'un bassin versant ont été contournées, en développant et en testant de nouvelles approches méthodologiques. De plus, la décomposition des processus générateurs de crues extrêmes proposée par la méthode SCHADEX a été utilisée afin d'incorporer différentes évolutions climatiques simulées, et de quantifier l'impact relatif de ces processus sur l'estimation de débits extrêmes. La méthode SCHADEX a tout d'abord été appliquée en temps présent dans différents contextes climatiques (France, Autriche, Canada et Norvège), grâce à des collaborations avec plusieurs partenaires académiques et industriels. Une analyse de sensibilité des estimations de crues extrêmes à la variabilité climatique observée a été réalisée sur plusieurs bassins versants. Cette analyse a permis de quantifier, de manière indépendante, le degré de sensibilité des estimations à l'aléa pluie, à la saturation des bassins versants et à la transformation pluie-débit. Les résultats obtenus ont ainsi révélé la grande sensibilité des estimations SCHADEX à l'aléa pluie forte et à la transformation pluie-débit, réalisée par le modèle hydrologique. S'appuyant sur les résultats de l'analyse de sensibilité, des travaux ont ensuite été réalisés afin d'estimer les évolutions futures des variables clés préalablement identifiées. Des sorties récentes de modèles climatiques (réalisées dans le cadre du projet CMIP5) ont été analysées, et ont permis de déterminer des fréquences d'occurrences futures d'épisodes pluvieux, ainsi que des conditions futures de saturation des bassins versants. L'incorporation de ces séries au sein de la méthode SCHADEX entraîne une diminution non négligeable des débits de crues extrêmes estimés. Dans le but de prédire l'intensité des pluies futures à partir de simulations de températures de l'air, des tests ont été entrepris sur plusieurs centaines de pluies de bassin françaises, afin de relier les températures de l'air observées avec les intensités de pluies extrêmes observées. Les résultats obtenus révèlent une augmentation moyenne de 6% des quantiles de pluies extrêmes par degré d'augmentation de la température de l'air, au pas de temps journalier. Néanmoins, des tests supplémentaires sont nécessaires pour déterminer sur quelles gammes de températures, et à quel pas de temps cette augmentation est valable. Enfin, ces différentes évolutions futures ont été toutes incorporées au sein de la méthode SCHADEX. Cet exercice final a montré la difficulté de quantifier l'impact du changement climatique sur les crues extrêmes, du fait de processus qui s'additionnent (diminution des débits extrêmes due à la fois à l'évolution des fréquences d'occurrences d'épisodes pluvieux et à l'évolution des conditions de saturation des bassins versants) et d'autres qui s'opposent (augmentation des débits extrêmes due à l'augmentation de l'intensité future des épisodes pluvieux). Si l'analyse de sensibilité des estimations de crues extrêmes a soulevé de nombreuses questions relatives au calage du modèle hydrologique utilisé dans la méthode SCHADEX, la quantification de l'intensité des épisodes pluvieux futurs constitue l'enjeu clé de la prédétermination des pluies et crues extrêmes en contexte de changement climatique.

International audience; Stochastic flood simulation methods are typically based on a rainfall probabilistic model (used for simulating continuous rainfall series or for estimating probabilities of random rainfall events) and on a rainfall-runoff model. Usually, both of these models are calibrated over observed hydrometeorological series, which may be subject to significant variability and/or nonstationarity over time. The general aim of this study is thus to propose and test a methodology for performing a sensitivity analysis of extreme flood estimations to observed hydrometeorological variability. The methodology consists of performing a set of blockbootstrap experiments: for each experiment, the data used for calibration of a particular model (e.g., the rainfall probabilistic model) is bootstrapped while the model structure and the calibration process are held constant. The SCHADEX extreme flood estimation method has been applied over six catchments located in different regions of the world. The results show first that the variability of observed rainfall hazard has the most significant impact on the extreme flood estimates. Then, consideration of different rainfall-runoff calibration periods generates a significant spread of extreme flood estimated values. Finally, the variability of the catchment saturation hazard has a nonsignificant impact on the extreme flood estimates. An important point raised by this study is the dominating role played by outliers within the observed records for extreme flood estimation.

International audience; The vulnerability of the French Riviera territories to hydro-meteorological hazards has been highlighted by the flash flood of the 3rd of October 2015, which had catastrophic consequences. In the view of the speed and violence of these phenomena, the development of warning systems able to provide real-time flood mapping should make it possible to limit their impacts. In this context, the main objective of this work is to study the feasibility of using a 2D hydraulic modelling tool with adaptive grid refinement, the Basilisk calculation code – http://basilisk.fr/, which is based on state-of-the-art finite volume methods. This code has been used to model the October $2015$ flood event on one French Riviera coastal catchment, the Brague River catchment. Results obtained with Basilisk were compared with available information from post-event surveys, showing promising performances in terms of simulated peak discharges, inundation extent and water levels in the floodplain. These results highlight that forecasting inundation extents generated by flash flood events on small watersheds (less than 100km²) is possible at a moderate computational cost.