L’objectif général de la thèse est l’étude de la réponse linéaire et non linéaire des bassins versants via l’utilisation du concept de « connectivité hydrologique ». L’utilisation d’une telle approche repose sur le fait que nous nous intéressons à l’organisation spatiale globale et aux propriétés émergentes des bassins versants. Le concept de « connectivité hydrologique » semble émerger en tant qu’outil privilégié afin d’expliquer les différentes réponses non linéaires des basins versants recensées dans des environnements pourtant contrastés. En effet, c’est un terme qui est de plus en plus utilisé dans les discussions des articles scientifiques publiés depuis moins d’une dizaine d’années. Toutefois, il semble avoir un manque de consensus entre les hydrologistes quant à savoir ce qu’est exactement la connectivité hydrologique, comment l’identifier et la mesurer, et comment la relier aux résultats ou interprétations déjà formulées sur le fonctionnement des bassins versants. Cela soulève ainsi trois questions importantes qui constituent par ailleurs le cœur de la présente thèse. On se demande notamment : 1) Comment identifier et mesurer la connectivité hydrologique ?, 2) Comment modéliser la connectivité hydrologique ?, et 3) Comment appréhender le rôle de la connectivité hydrologique dans les transferts d’échelle spatiale et temporelle ?

        Pour ce qui est du plan global de la recherche, il s’agit donc de répondre à deux principaux objectifs. Premièrement, dans la partie expérimentale de la thèse, on cherche à identifier puis à mesurer la connectivité hydrologique. Un modèle perceptuel de la connectivité hydrologique est ainsi construit en ayant recours à des données d’origines diverses, notamment des données géochimiques, des mesures d’humidité du sol prises à plusieurs profondeurs, ainsi que des informations sur la topographie de surface et de subsurface. Deuxièmement, on s’intéresse plutôt à la représentation de la connectivité hydrologique dans les modèles de transformation pluie-débit, notamment ceux basés sur des indice de similarité topo-hydrologique tels que TOPMODEL. Ces deux grands objectifs sont subdivisés en sous-objectifs spécifiques de manière à cerner des questions de recherche plus précises. Quant aux questions de transfert d’échelle, elles sont abordées tant dans un contexte expérimental que de modélisation, de manière à appliquer les résultats à de petits bassins versants de premier ordre en zone tempérée humide.