Améliorer les prévisions à court et moyen termes des modèles agronomiques en prenant mieux en compte l'incertitude des prévisions météorologiques

Improve short- and medium-term predictions of agronomic models by better taking into account the uncertainty of weather forecasts

• Auteur / Autrice : Ivana Aleksovska
• Direction : Laure Raynaud, Robert Faivre, François Brun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, Atmosphère et Surfaces Continentales
• Date : Soutenance le 08/12/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre national de recherches météorologiques (France)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps (météorologie) -- Prévision

Plantes -- Protection

Systèmes d'aide à la décision

Mots clés libres

Prévision d'ensemble météorologique

Propagation des incertitudes

Outils d'aide à décision

Scénarios ''sans couture''

Protection des cultures

Vigne

Blé

Ensemble weather prediction

Propagation of uncertainty

Decision support tools

Seamless forecasts

Crop protection

Vine

Wheat

Résumé

Nous proposons de montrer l'intérêt des prévisions d'ensemble météorologiques dans l'anticipation par les agriculteurs d'application de produits phytosanitaires. En nous appuyant sur les modèles EVA relatif au ver de la grappe en vigne et Septo-LIS à la septoriose du blé, nous illustrons le potentiel des prévisions d'ensemble en les comparants aux données fréquentielles. Nous construisons des ensembles de prévision cohérents, dits ''sans couture'', bénéficiant de trois systèmes de prévision d'ensemble couvrant différentes échelles spatio-temporelles que nous évaluons d'un point de vue météorologique et agronomique. Après calibrage des prévisions par une approche paramétrique, un raccordement sans couture est effectué au moyen d'une mesure de distance entre prévisions et d'un algorithme d'affectation. Nous montrons que l'affectation dite hongroise permet d'obtenir des prévisions cohérentes de température satisfaisant les critères de continuité temporelle et d'unicité des membres avec une meilleure performance météorologique aux courtes échéances. Les prévisions du modèle EVA sont significativement améliorées par le calibrage des prévisions de température. Le gain des prévisions sans couture n'est pas significatif sur cette application.

This PhD-thesis demonstrates the potential of ensemble weather forecasts in the decision support tools developed to assist farmers in anticipating the application of phytosanitary treatments. We consider the models EVA that simulates the dynamics of grape berry moth and Septo-LIS that forecasts the development of wheat septoria. We illustrate the potential of using ensemble weather forecasts in agronomic models compared to frequency data. We then propose strategies to design seamless ensemble weather forecasts that combine information from three ensembles with different spatio-temporal scales. Finally these seamless forecasts are evaluated from a meteorological and agronomic point of view. The design of seamless ensemble predictions is considered as a concatenation problem. Ensemble predictions are first calibrated using a parametric approach, then the concatenation of forecasts is handled with a distance measure and an assignment algorithm. We show that the so-called Hungarian method is able to provide ensembles of independent and temporally consistent forecasts. It is shown that the EVA model is significantly improved by the calibration of temperature forecasts, while the benefit of seamless forecasts is not significant.