Calcul intensif pour l'évaluation de la vulnérabilité en utilisant une approche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles : application à la vulnérabilité des prairies au changement climatique sous contraintes de plans d'expériences

Résumé : La vulnérabilité est le degré de stress ou de perturbation qu’un système humain et environnemental est capable de supporter avant d’être endommagé. Au cours des dernières années, c’est devenu un sujet central de l’étude du changement global (incluant le changement climatique), et l’évaluation de la vulnérabilité des agro-écosystèmes aux changements climatiques s’inscrit en effet dans les axes prioritaires de l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA). La littérature sur le changement climatique contient de nombreuses explications de la vulnérabilité, basée sur la notion de sensibilité et faisant éventuellement appel à des idées plus complexes, depuis la prise en compte de l’exposition jusqu’aux impacts résiduels du changement climatique après mise en place de mesures d’adaptation. Dans le cadre des activités de l’Unité de Recherche sur les Ecosystèmes Prairiaux (UREP), l’intérêt porte sur la vulnérabilité des systèmes prairiaux et d’élevage face aux risques de réduction de la production laitière et herbagère, ainsi que la problématique de l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre qui accompagne la production des services d’un écosystème prairial.Compte-tenu du fait que l’analyse de vulnérabilité s’apparente à une forme d’analyse de sensibilité et de la cascade d’incertitudes lors des évaluations des impacts du changement climatique, un grand nombre de simulations sont nécessaires. Dans ce cadre, afin de réduire le temps d’attente utilisateur, la conception d’un plan expérimental approprié est nécessaire, ainsi que l’utilisation du calcul à haute performance. De plus, l’analyse de vulnérabilité peut se composer de nombreuses étapes parmi lesquelles on trouve la conception (choix du modèle agro-écologique, des variables d’intérêt, des scénarii et des seuils de référence, la distribution des paramètres, …), la génération de plans expérimentaux, la création de surfaces de réponse, le calcul de métriques (par exemple des indices de vulnérabilité) et l’optimisation (à travers la conception et l’évaluation de mesures d’adaptation) de la vulnérabilité. À notre connaissance, aucun outil spécifique n’a été conçu ou validé dans le but de faciliter l’exécution de la majeure partie des tâches énoncées précédemment. Ainsi, la problématique de cette thèse a été de proposer une méthode générique pour la réalisation d’une analyse de vulnérabilité sous changement climatique. Le travail réalisé dans cette thèse a donc commencé par une révision du concept de vulnérabilité et la proposition d’une démarche générique, en s’appuyant sur une synthèse critique des notions de l’état de l’art. Ensuite, avec une approche d’Ingénierie Dirigée par les Modèles, nous avons conçu un outil informatique pour l’analyse de vulnérabilité. Cet outil, implémenté avec le cadriciel Eclipse Modeling Framework (EMF),est générique, modulaire et permet la distribution et l’interprétation des simulations. Enfin,des exemples applicatifs d’analyse de vulnérabilité au changement climatique ont été réalisés à l’aide des solutions proposées précédemment. Cette démarche s’est notamment appuyée sur l’utilisation du modèle biogéochimique d’écosystème prairial PaSim ([Riedo et al., 1998], [Vuichard 2007a], [Graux 2011]).
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Thèse
Ingénierie assistée par ordinateur. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. Français. 〈NNT : 2013CLF22352〉
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Soumis le : mardi 6 novembre 2018 - 13:52:06
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Romain Lardy. Calcul intensif pour l'évaluation de la vulnérabilité en utilisant une approche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles : application à la vulnérabilité des prairies au changement climatique sous contraintes de plans d'expériences. Ingénierie assistée par ordinateur. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. Français. 〈NNT : 2013CLF22352〉. 〈tel-01913555〉

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