Mas 2012

Journées MAS 2012

Titre de la session

Analyse de Sensibilité et Quantification d’Incertitudes pour Modèles Environnementaux
Organisatrice: Clémentine PRIEUR (UJF, EPI INRIA MOISE).

Orateurs, titres et résumés

Hervé Monod (INRA, Unité MIA-J, Jouy en Josas, exposé de 40 minutes): Méthodes pour l’exploration numérique de modèles agro-écologiques à l’échelle du parcellaire agricole.

Résumé: Dans la recherche en agro-écologie, la structure spatiale du paysage est une composante de l’environnement dont on cherche de plus en plus à mesurer et contrôler l’influence sur des phénomènes tels que la propagation d’épidémies ou la gestion de la coexistence. Dans ce domaine, les approches de modélisation et d’exploration numérique par simulations sont un complément incontournable d’approches entièrement analytiques. A partir de travaux menés en collaboration avec des biologistes, nous présenterons les méthodes de géométrie, d’algorithmique et de statistique que nous mobilisons pour intégrer la structure et la composition du parcellaire agricole comme des facteurs à part entière de l’étude de phénomènes dynamiques à cette échelle.

Nathalie Saint Géours (doctorante AgroParisTech, UMR TETIS Montpellier): Analyse de sensibilité globale d’un modèle spatialisé pour l’évaluation économique du risque d’inondation.

Résumé: L’analyse de sensibilité globale peine à se développer dans le champ de la modélisation environnementale. Dans sa formulation initiale, elle est limitée à l’étude de modèles Y = f(X1,...,Xp) où les variables d’entrée Xj et la sortie Y sont scalaires, alors que nombre de modèles environnementaux incluent une dimension spatiale, soit qu’ils fassent appel à des cartes comme variables d’entrée, soit que leurs sorties soient distribuées spatialement. Au travers d’une étude de cas détaillée, nous présentons dans cet article une application de l’analyse de sensibilité globale à l’étude de modèles spatialisés. Le modèle étudié, nommé ACB-DE, est un outil d’évaluation économique du risque d’inondation. Il est ici appliqué sur la vallée de l’Orb (Hérault). Des spécifications spatialisées de l’incertitude sont utilisées pour générer un nombre fini de réalisations aléatoires équiprobables des variables d’entrée qui sont des cartes: les effets de structure spatiale ou d’auto-corrélation dans ces cartes peuvent ainsi être pris en compte. La réalisation de cartes d’indices de sensibilité permet d’étudier les sorties spatialisées du modèle ACB-DE et de rendre compte de la variabilité spatiale des indices de Sobol. L’influence relative des variables d’entrée à différentes échelles d’étude est analysée par la réalisation de cartes d’indices de sensibilité de résolution croissante. L’analyse réalisée permet d’identifier les variables d’entrée incertaines qui expliquent la plus grande part de la variabilité de l’indicateur économique fourni par le modèle ACB-DE; elle apporte un éclairage nouveau sur le choix de l’échelle adéquate de représentation spatialisée de cet indicateur selon la précision des variables d’entrée.

Alexandre Janon (doctorant Equipe/Projet INRIA MOISE, Grenoble): Métamodèles base réduite pour l’analyse de sensibilité; application au modèle Shallow-Water.

Résumé : L’analyse de sensibilité globale requiert un grand nombre de lancements du code numérique implémentant le modèle considéré. Lorsque ce code est coûteux en temps de calcul, il est judicieux de remplacer le modèle d’origine par un métamodèle approchant le modèle de départ tout en étant plus rapide à simuler numériquement. Nous présenterons la méthode dite de la base réduite qui permet de construire des métamodèles efficaces, tout en disposant d’une majoration rigoureuse de l’erreur commise lors du remplacement du modèle par le métamodèle. Enfin, nous donnerons des pistes pour l’application de la méthode de la base réduite aux équations Shallow-Water (Saint-Venant), utilisées en hydraulique fluviale et océanographie pour la modélisation d’écoulements géophysiques (mers, lacs, rivières).

Thomas Cartailler (collaboration entre la société ITK, Montpellier et le LJK, Grenoble): Analyse de sensibilité et d’incertitudes d’un modèle pour le calcul du stress hydrique d’une vigne.

Résumé : Nous présenterons la mise en oeuvre d’une analyse de sensibilité dans le cadre de la mise au point d’un logiciel d’aide à la décision pour piloter l’itinéraire hydrique et le mode de conduite de la vigne en fonction d’un objectif de production souhaité (vin de garde, vin de table, …) Cette étude se situe dans le contexte actuel de la recherche en analyse de sensibilité (système complexe obtenu comme réunion de plusieurs modèles intermédiaires, nombreuses variables d’entrée et de sortie, éventuellement fonctionnelles).