Th. 3e cycle--Climatol.--Paris 4, 1987.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de l'ingénieur : Automatique : Toulon : 2008. Reproduction de : Thèse de doctorat : Automatique : Universidad autónoma del estado de Hidalgo (México) : 2008. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant du cadre-titre. Bibliographie p. 169-175.

Cette étude présente un modèle biophysique de fonctionnement de culture capable de traduire la dynamique de l'évolution de tout couvert végétal, sous différentes conditions abiotiques du milieu (température, eau et rayonnement) mais aussi de sols et de climats. L'approche développée pour le suivi de la cinétique de croissance et de développement des couverts reste très proche de la réalité physiologique de leurs fonctionnements mais aussi de celle liée aux interventions humaines qui se trouve alors compatible avec l'échelle de notre modélisation. Alors que l'utilisation d'une simple loi linéaire d'action de la température par les modèles de fonctionnements des cultures permet de prendre en partie l'effet de l'action de la température sur une gamme assez limitée de température active des espèces végétales, l'approche, assez originale, adoptée dans ce modèle permet l'utilisation d'une vraie loi d'action de la température sur les différents processus biologiques liés au développement et à la croissance, valable sur toute la gamme des températures biologiquement actives. Aussi, cette approche très générique permet de suivre la cinétique des vitesses d'évolution de toutes entités d'une plante, quelque que soit l'espèce ou la variété, et de travailler à n'importe quelle échelle de temps (jour, heure). L'adaptation du modèle logistique (largement utilisé pour décrire les processus biologiques) au contexte physiologique des plantes a permis une description assez originale de la dynamique de la croissance en fonction du développement, prenant en compte à tout moment l'effet d'une contrainte du milieu et sa rétroaction sur la dynamique d'évolution du couvert. La régulation de la croissance a été possible dans ce modèle de développement-croissance à travers la modulation de sa vitesse de croissance (processus le plus sensible au stress) en fonction de deux stress les plus importants chez les végétaux, soit l'eau et le rayonnement. A partir d'un petit nombre de paramètres facilement abordable en bibliographie, il est possible de caractériser la dynamique d'évolution de tout type de couvert végétal évaluant en conditions de sol et de climat variés. Couplé au modèle de bilan hydrique Bilhyna, ce dernier est capable de fonctionner sous différentes situations du milieu, conditions pluviales limitantes notamment, et de gérer ainsi le manque d'eau avec des apports possibles par irrigation de complément où limitées aux besoins tout au long de la croissance intègre alors la rétroaction d'une contrainte du milieu sur la dynamique de l'évolution du couvert. Pour étudier notre modèle, nous avons confronté dans un premier temps les sorties du modèle de loi d'action de la température sur les vitesses de développement aux résultats expérimentaux concernant les cultures du Lin, du maïs et du blé, issus de plusieurs travaux d'auteurs assez connus et tirés de la bibliographie. La confrontation des résultats modèle-mesures a donné des résultats très satisfaisants. Nous avons dans une seconde partie confronté les sorties de l'ensemble du modèle biophysique couplé à bilhyna aux mesures expérimentales que nous avons réalisé au champ sur une période de cinq années, et portant sur deux cultures : le sorgho et du blé. Nous avons ainsi suivi l'évolution de la dynamique de ces couverts à travers leurs trois composantes (LAI, la hauteur du couvert et la profondeur de ses racines) de même que celle des stocks d'eau du sol durant toute la période de la croissance des cultures. Les résultats de la confrontation des sorties du modèle avec les mesures expérimentales ont été assez satisfaisants. [Suite et fin du résumé dans la thèse]. / This study presents a biophysical model of crop functioning can translate the dynamics of the evolution of any cover crops under different abiotic conditions of the environment (temperature, water and radiation), soil and climate. The approach developed for monitoring the kinetics of growth and development of crops is very close to the physiological reality of their functioning but also those linked to human intervention which is then compatible with the scale of our modeling. While the use of a simple linear law of action of the temperature bay patterns crop functioning model can take part in the effect of the action of temperature on a fairly limited temperature range of plant species active, the original approach which was adopted in this model allows the use of a true law of action of temperature on various biological processes associated with the development and growth, valid over the entire temperature range biologically active. Also, this approach very generic allows to follow the kinetics of the speed of evolution of all entities of a plant, no matter the species or variety, and work at any scale of time (days, hours). The adaptation of the logistic model (widely used to describe biological processes) to the physiological context of the plants has a quite original description of the dynamics of growth in terms of development, taking into account at any time the effect of stress the environment and feedback on the dynamics of cover change. The regulation of growth was possible in this model of development-growth through the modulation of its rate of growth (a process most sensitive to stress) according to two of the most important stress in plants, water and radiation. From a small number of parameters easily affordable in the bibliography, it is possible to characterize the dynamic evolution of all types of vegetation in soil conditions and climate varied. Coupled with the water balance model Bilhyna, it is capable of operating in different situations of the environment, including limiting rained conditions, and managing the water shortage with possible contributions from supplemental irrigation or limited needs throughout growth, then incorporates the feedback of environmental constraints on the dynamics of the cover crop evolution. To study our model, we compared initially exits the model law action of temperature on development rates to the experimental results on flax, corn and wheat from several studies of authors known and fairly drawn from the bibliography. Comparing the results-model measures gave very satisfactory results. We have, in a second part, faced the outputs of the coupled biophysical model bilhyna to experimental measurements we have done in the field over a period of five years, and on two crops: sorghum and wheat. We have followed the evolution of the dynamics of these cover crop through their three components (LAI, canopy height and depth of its roots) as well as stocks of soil water during the entire period of growth cultures. The results of the comparison of model outputs with experimental measurements was quite satisfactory. Last and final summary in the thesis.

Ce travail présente et évalue quelques développements méthodologiques de changement d'échelle dans la description des échanges d'eau et d'énergie à la surface des continents. L'étude est motivée par deux objectifs principaux : i) évaluer l'impact dans la modélisation des Transferts Sol-Végétation-Atmosphère (TSVA) de l'hétérogénéité des couverts végétaux et de la variabilité des caractéristiques de l'interface SVA, et ii) proposer des méthodes de transfert des formalismes et des paramètres de l'échelle locale vers l'échelle régionale. Dans un premier temps, nous avons cherché une représentation adéquate de l'hétérogénéité à très petite échelle de la couverture végétale. Les couverts épars sont souvent décrits au moyen de modèles TSVA « double-source » où le substrat et la végétation épigée sont couplés dynamiquement et organisés en deux couches superposées. Un indice de rugosité a été utilisé pour discriminer le taux d'éparsité à partir duquel une description « mosaïque », où substrat et végétation fonctionnent comme de simples sources juxtaposées horizontalement, devient nécessaire. Une Analyse Statistique a ensuite été conduite à l'échelle du paysage et à l'aide du modèle SiSPAT (Simple Soil Plant Atmosphere Transfer model) pour évaluer la sensibilité sur la saison puis l'année des diverses composantes du cycle de l'eau aux variations des paramètres de l'interface SVA. Quelques règles d'agrégation des paramètres pour relier les paramètres locaux à un paramètre « effectif » représentatif de la région ont été vérifiées ou invalidées par cette méthode. Pour régionaliser la représentation mono-dimensionnelle verticale, les distributions spatiales déterministes et stochastiques du modèle SiSPAT ont enfin été développés puis testés pour un bassin versant Australien au relief peu contrasté. Pour s'affranchir de la complexité analytique du modèle SiSPAT lorsque l'on s'intéresse à la spatialisation des processus, un schéma analytique simple de type capacitif a été construit et partiellement évalué.

Cette étude présente un modèle biophysique de fonctionnement de culture capable de traduire la dynamique de l'évolution de tout couvert végétal, sous différentes conditions abiotiques du milieu (température, eau et rayonnement) mais aussi de sols et de climats. L'approche développée pour le suivi de la cinétique de croissance et de développement des couverts reste très proche de la réalité physiologique de leurs fonctionnements mais aussi de celle liée aux interventions humaines qui se trouve alors compatible avec l'échelle de notre modélisation. Alors que l'utilisation d'une simple loi linéaire d'action de la température par les modèles de fonctionnements des cultures permet de prendre en partie l'effet de l'action de la température sur une gamme assez limitée de température active des espèces végétales, l'approche, assez originale, adoptée dans ce modèle permet l'utilisation d'une vraie loi d'action de la température sur les différents processus biologiques liés au développement et à la croissance, valable sur toute la gamme des températures biologiquement actives. Aussi, cette approche très générique permet de suivre la cinétique des vitesses d'évolution de toutes entités d'une plante, quelque que soit l'espèce ou la variété, et de travailler à n'importe quelle échelle de temps (jour, heure). L'adaptation du modèle logistique (largement utilisé pour décrire les processus biologiques) au contexte physiologique des plantes a permis une description assez originale de la dynamique de la croissance en fonction du développement, prenant en compte à tout moment l'effet d'une contrainte du milieu et sa rétroaction sur la dynamique d'évolution du couvert. La régulation de la croissance a été possible dans ce modèle de développement-croissance à travers la modulation de sa vitesse de croissance (processus le plus sensible au stress) en fonction de deux stress les plus importants chez les végétaux, soit l'eau et le rayonnement. A partir d'un petit nombre de paramètres facilement abordable en bibliographie, il est possible de caractériser la dynamique d'évolution de tout type de couvert végétal évaluant en conditions de sol et de climat variés. Couplé au modèle de bilan hydrique Bilhyna, ce dernier est capable de fonctionner sous différentes situations du milieu, conditions pluviales limitantes notamment, et de gérer ainsi le manque d'eau avec des apports possibles par irrigation de complément où limitées aux besoins tout au long de la croissance intègre alors la rétroaction d'une contrainte du milieu sur la dynamique de l'évolution du couvert. Pour étudier notre modèle, nous avons confronté dans un premier temps les sorties du modèle de loi d'action de la température sur les vitesses de développement aux résultats expérimentaux concernant les cultures du Lin, du maïs et du blé, issus de plusieurs travaux d'auteurs assez connus et tirés de la bibliographie. La confrontation des résultats modèle-mesures a donné des résultats très satisfaisants. Nous avons dans une seconde partie confronté les sorties de l'ensemble du modèle biophysique couplé à bilhyna aux mesures expérimentales que nous avons réalisé au champ sur une période de cinq années, et portant sur deux cultures : le sorgho et du blé. Nous avons ainsi suivi l'évolution de la dynamique de ces couverts à travers leurs trois composantes (LAI, la hauteur du couvert et la profondeur de ses racines) de même que celle des stocks d'eau du sol durant toute la période de la croissance des cultures. Les résultats de la confrontation des sorties du modèle avec les mesures expérimentales ont été assez satisfaisants. [Suite et fin du résumé dans la thèse].

Ce travail de thèse étudie l'évolution des éclosions d'Aedes (Ochlerotatus) caspius (Pallas, 1771) (Culicidae) sur le littoral méditerranéen français dans un contexte de changement climatique. Aedes caspius est un moustique nuisant se développant dans les milieux naturels salés à submersions temporaires dont le cycle de vie est réglé par un nombre de paramètres environnementaux relativement limités. Nous avons tenté de mieux cerner les déterminants des dynamiques temporelles actuelle et future des éclosions d'Aedes caspius. L'étude de l'aire de répartition d'Aedes caspius à l'échelle du bassin méditerranéen a conduit à définir une enveloppe bioclimatique actuelle et future. L'ensemble des anomalies climatiques telles que envisagées par les scenarii A2 et B2 du GIEC (horizons 2020, 2050 et 2080) entraîne un élargissement de l'enveloppe bioclimatique vers le nord et l'ouest de la France, et potentiellement une extension de la zone d'intervention de l'Entente Interdépartementale pour la Démoustication Méditerranée (EID), sans toutefois exclure les zones humides actuellement démoustiquées. La dynamique temporelle a donc pu être étudiée à partir de la base de données des interventions quotidiennes de l'EID, sur la période 2004-2009. A cette échelle locale (3 105 ha) et tenant compte de la variabilité météorologique inter- et intra-annuelle sur la période, un modèle logistique binaire d'occurrences d'éclosion a été développé. / This thesis studies the evolution of hatching of Aedes (Ochlerotatus) caspius (Pallas, 1771) (Culicidae) on the French Mediterranean coast in the context of climate change. Aedes caspius is a nuisance mosquito in natural salt to temporary submersion wetlands whose life cycle is regulated by a number of environmental parameters relatively limited. We tried to understand the determinants of temporal dynamics of current and future hatching of Aedes caspius. The study of the distribution area of Aedes caspius across the Mediterranean basin has led to the definition of present and future bioclimatic envelopes. The set of climatic anomalies such as envisaged by the scenarios A2 and B2 of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (period 2020, 2050 and 2080) leads to an enlargement of the bioclimatic envelope to the north and west of France, and the potential extension of the present day intervention area of the Entente Interdépartementale pour la Démoustication Méditerranée (Interdepartmental Agreement for Mosquito Control Mediterranean (EID)). The temporal dynamics has been studied from the database of daily interventions of EID, over the period 2004-2009. At this local scale (3105 ha) and taking into account inter-and intra-annual meteorological variability, a binary logistic model of occurrences of daily outbreaks has been developed. The resulting model reports that the type of land use, minimum temperature, photoperiod, temperature amplitude and to a lesser extent precipitation and their variability are the main factors explaining the presence of Aedes caspius outbreaks.

À partir des années 1970 et notamment à travers les travaux de Tüxen (1978) puis de Géhu & Rivas-Martínez (1981), la phytosociologie dynamico-caténale a permis de mieux intégrer la dynamique des végétations en décrivant plus finement les trajectoires dynamiques des séries de végétation. Si les méthodologies d’étude des dynamiques des végétations se sont multipliées depuis les dernières décennies en Europe, de tels travaux restent peu nombreux en France. Un programme national de Cartographie des Habitats naturels et semi-naturels (CarHAB), lancé par le Ministère de l’Écologie, du Développement Durable et de l’Énergie, à partir de 2011, a pour objectif de cartographier les végétations et les séries de végétation de France métropolitaine à l’échelle du 1 : 25 000 d’ici 2025. Dans ce contexte, la Corse a été choisie comme région "pilote" pour les particularités de ses végétations méditerranéenne et alticole. Au-delà de cette singularité, l’évolution de la société agropastorale au cours du XXe siècle a profondément marqué le paysage végétal de Corse et constitue une des problématiques fondamentales permettant d’appréhender les changements des trajectoires dynamiques des végétations. La démarche méthodologique repose sur une méthode inductive et semi-déductive qui permet de décrire les systèmes de végétation de la Corse, à partir d’une approche phytosociologique. Notre étude, d’abord consacrée à l’approche bioclimatique, géomorphologique et phytogéographique, permet de typifier et de spatialiser les unités écologiques (géologie, géomorphologie, pédologie et bioclimatologie) afin de mieux appréhender les patrons écologiques qui régissent l’agencement et les zonations des végétations et plus largement les séries et les géoséries de végétation. Les fondements de la phytosociologie paysagère ont été révisés et adaptés aux objectifs de gestion conservatoire et d’aménagement du territoire, dans le cadre du programme CarHAB. 78 unités, soit 34 séries, 14 minoriséries et 30 géopermaséries sont décrites selon plusieurs critères : écologie, chorologie, structure et nomenclature de la tête de série, trajectoires dynamiques et conservation. Une méthode cartographique a été élaborée pour spatialiser les unités sigmétales et géosigmétales. L’ensemble des travaux cartographiques est présenté sous la forme d’un atlas cartographique concernant huit vallées et plateaux (Asco, Cap Corse, Niolu, Castagniccia, Haut-Vénacais, Plateau du Cuscione, Plateau calcaire de Bonifacio) et 31 sites littoraux.Quelques méthodes de bioévaluation sont testées et discutées, pour répondre aux enjeux de conservation des séries et des géoséries de végétation ainsi que de territoires protégés (étang de Biguglia, massif du Haut-Vénacais). / Since the 1970’s and particularly through the works of Tüxen (1978) and Géhu & Rivas-Martínez (1981), the dynamico-catenal phytosociology allowed to better integrate vegetation dynamics, by describing more precisely the dynamic trajectories of vegetation series. If vegetations dynamic study methodologies have been developped over the recent decades in Europe, such works still remain scarce in France. A national program of habitat mapping (CarHAB), launched by the Ministry of Ecology, since 2011, aims to map the vegetation and vegetation series of metropolitan France at the scale of 1: 25 000 up to 2025. Within this context, Corsica has been chosen as a "pilot" region, due to its peculiarities regarding mediterranean and alticole vegetations. Beyond this singularity, the evolution of agropastoral society over the twentieth century caused main changes the landscape of Corsica and represents a major issue to understand the changes of dynamic trajectories of vegetation. Our methodology, based on an inductive and semi-deductive phytosociological approach, allows to describe vegetationsystems of Corsica.This study, firstly focused on bioclimatology, geomorphology and phytogeography, allows to typify and spatialize ecological units, in order to better understand ecological patterns that govern the layout and the zonation of vegetation and more widely vegetation series and geoseries. The principles of landscape phytosociology have been revised and adapted to the conservation management aims and spatial planning of the CarHAB program. 78 units, 34 series, 14 minoriseries and 30 geopermaseries are presented according to several descriptive criteria: ecology, chorology, serie head structure and nomenclature, dynamics trajectories and conservation.A mapping method was developed to spatialize sigmetal and geosigmetal units : the outcomes are presented in a mapping atlas concerning eight valleys and trays (Asco, Cap Corse, Niolu, Fium-Alto, Haut-Vénacais, Cuscione, Bonifacio) and 31 coastal sites.A few bioevaluation methods are tested and discussed to match the challenges of conservation series and vegetation géoséries, as well as evaluation protected sites (Biguglia, Haut-Vénacais).

La dernière décennie a vu l'émergence de la prévision probabiliste de débits en tant qu'approche plus adaptée pour l'anticipation des risques et la mise en vigilance pour lasécurité des personnes et des biens. Cependant, au delà du gain en sécurité, la valeur ajoutée de l'information probabiliste se traduit également en gains économiques ou en une gestion optimale de la ressource en eau disponible pour les activités économiques qui en dépendent. Dans la chaîne de prévision de débits, l'incertitude des modèles météorologiques de prévision de pluies joue un rôle important. Pour pouvoir aller au-delà des limites de prévisibilité classiques, les services météorologiques font appel aux systèmes de prévision d'ensemble,générés sur la base de variations imposées dans les conditions initiales des modèlesnumériques et de variations stochastiques de leur paramétrisation. Des scénarioséquiprobables de l'évolution de l'atmosphère pour des horizons de prévision pouvant aller jusqu'à 10-15 jours sont ainsi proposés. L'intégration des prévisions météorologiques d'ensemble dans la chaîne de prévision hydrologique se présente comme une approche séduisante pour produire des prévisions probabilistes de débits et quantifier l'incertitude prédictive totale en hydrologie.