Contribution à la gestion de la complexité des modèles en sciences de l'environnement

par Yoan Eynaud

Thèse de doctorat en Océanographie

Sous la direction de Jean-Christophe Poggiale.

Soutenue le 06-12-2012

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement (Marseille) .

Le président du jury était François Carlotti.

Le jury était composé de Jean-Christophe Poggiale, François Carlotti, Olivier Bernard, Alfredo Hernandez, Marie-Laure Gregoire, Melika Baklouti.


  • Résumé

    La modélisation en écologie est aujourd'hui une pratique scientifique de premier plan. Portée par l'avancement technologique, les modèles utilisés en sciences de l'environnement présentent une complexité grandissante. La complexification des modèles est une nécessité pour une variété d'études, mais elle peut être une source d'incompréhension, voire d'erreurs. Savoir gérer son implémentation apparaît donc nécessaire. Fort de ce constat, deux approches complémentaires se sont distinguées et furent étudiées dans ce travail de thèse. D'une part, il est possible de gérer la complexité a priori, en contraignant directement les hypothèses de construction et le formalisme du modèle par l'utilisation d'un cadre théorique. Une illustration de l'utilisation d'un schéma théorique, la théorie des Budgets Dynamiques d'Énergie, présente comment une description précise de l'effet des ultraviolets fut adjointe à un modèle de l'endosymbiose corallienne. Cette étude met en lumière leur possible rôle dans le blanchiment des coraux scléractiniaires. La gestion de la complexité pouvant aussi s'opérer a posteriori, c'est à dire une fois l'étape de construction passée. Ainsi, une méthodologie d'analyse statistique des sorties de modèles ayant pour but de permettre leur simplification fut établie. À titre d'exemple, cette méthode a été appliquée sur un modèle à micro-échelle de l'écosystème mésopélagique. Ne plus avoir la possibilité d'entreprendre une approche analytique de son modèle n'est donc pas une fatalité pour qui veut maitriser son outil, car une multitude d'approches permettent d'obtenir des informations toutes aussi intéressantes.


  • Résumé

    Ecological modelling is nowadays a leading topic. the models used in environmental science turn to be more and more complex. Driven by technological advancement, the models used in environmental sciences are increasingly complex. The complexity of models is a need for a variety of studies, but it can also be a source of misunderstanding, or even errors. How to manage its implementation is therefore necessary. With this in mind, two complementary approaches have been studied in this thesis. On the one hand, it is possible to manage the complexity textit a priori, by directly constraining the construction assumptions and formalism of the model using a theo- retical framework. An illustration of the use of a theoretical framework, the theory of Dynamic Energy Budgets, shows how an accurate description of the effect of ultraviolet was added to a model of scleractinian corals. This study enlightened their possible role in coral bleaching events. Managing complexity can also be carried out textit a posteriori, ie once the construc- tion phase is done. Thus, a simplification methodology using a statistical analysis of the model outputs was established . As an example, this method was applied on a micro- scale model of the mesopelagic ecosystem. Eventually, not being able of pursuing an analytical approach of the model is not inevitable for those who want to still mastering their model, it exists a multitude of tool who brings equally interesting informations.


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