Systèmes d'Alerte Précoce (SAP) aux inondations en Côte d'Ivoire - utilisation de nouvelles approches d'Intelligence Artificielle

Flood Early Warning Systems in West Africa - using new Artificial Intelligence approaches

• Auteur / Autrice : Adou Kouacou
• Direction : Jean-Emmanuel Paturel, Fernand Kouame
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : STE-Sciences de l'Eau
• Date : Inscription en doctorat le 31/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....) en cotutelle avec Université Félix HOUPHOUET BOIGNY d'Abidjan-Cocody
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : HSM - Hydrosciences Montpellier

Mots clés

Mots clés libres

Systèmes d'Alerte Précoce

Inondations

Modélisation hydrologique

Intelligence Artificiel

Early Warning System

Flood

Hydrological modeling

Artificial Intelligence

Résumé

Le sujet de thèse vise à mettre à jour ou développer des méthodes d'évaluation des grandeurs hydro-climatiques à différentes échelles spatio-temporelles, en contexte de changements globaux fortement non stationnaires et de bassins peu jaugés. L'application de ces méthodes cherchera à décliner la mise en place d'indicateurs hydro-climatiques en vue de la mise en œuvre d'un Système d'Alerte Précoce (SAP). Cela correspond à une demande de nombreux ministères (Côte d'Ivoire en particulier) qui sont appuyés par des projets financés par la Banque Mondiale dans le cadre de la lutte contre les inondations urbaines. Les applications seront menées sur des bassins versants de taille petite à moyenne (~1 à 100 km²) en différents contextes climatiques (tropical : Abidjan, Dakar et Yaoundé) soumis à des évolutions fortement non stationnaires (aménagement, urbanisation, gestion), et s'appuieront sur les bases de données hydro-météorologiques des partenaires ou à partir de la bibliographie. Eléments de méthodes : Un état de l'art initial permettra de rassembler toutes les méthodes d'évaluation de grandeurs hydro-climatiques au sein de la littérature scientifique. • Méthodes d'analyse pluviométrique et climatique • Méthodes d'estimations des débits de crue • Méthodes d'estimations de l'état hydrique du bassin Cet état de l'art sera complété par une analyse des pratiques utilisées par les bureaux d'études intervenant sur le sol d'Afrique de l'Ouest et Centrale en particulier. Les méthodologies d'évaluation de grandeurs hydro-climatiques retenues seront préalablement éprouvées sur des bassins jaugés. La phase de collecte de données se fera à partir des bases de données pilotées par le nord (ORSTOM/IRD et les anciens Bassins Versants Représentatifs Expérimentaux de Côte d'Ivoire, SIEREM, anciens travaux de thèse HSM à Yaoundé), des bases de données de nos partenaires au sud (universitaires, centres de recherche), des travaux d'observation en cours au sein du GDRI-Sud ActNAO (Dakar), des LMI. Le doctorant sera amené à aller sur les différents terrains pour se rendre in situ observer des processus et échanger avec les partenaires. La base de données ainsi collectée sera partagée au sein de la communauté ActNAO (GDRI-Sud, PSF - en cours de demande - et actions de recherche MUSE/ICIREWARD. Des modélisations hydro-climatiques de référence seront mises en place afin d'évaluer la pertinence de ces méthodes et leurs hypothèses d'application. • Modèles distribués basés sur les processus • Méthodes éprouvées en contexte non stationnaire • Modèles et Méthodes applicables en contexte urbain/péri-urbain peu jaugé Les conditions de transposition de ces méthodes sur ces bassins peu jaugés du sud seront ensuite étudiées. Les résultats obtenus sur l'ensemble des sites d'application seront déclinés en indicateurs hydro-climatiques, pour cela, il conviendra d'évaluer les corrélations entre ces résultats et : • l'état physique des écoulements ou stocks • des nombres adimensionnels • les caractéristiques statiques des bassins • les éléments quantifiables de la non-stationnarité des processus Les échanges de méthodes et bonnes pratiques entre les partenaires seront fondamentaux pour la réussite du doctorat. Les résultats obtenus et connaissances ainsi collectés seront partagés au sein de la communauté nord sud. Des réunions et workshops avec les partenaires seront régulièrement planifiés afin de garantir la bonne coopération entre les différentes parties prenantes. Le doctorant prendra progressivement la main sur la mise en place de ces animations scientifiques.

The subject of the thesis aims to update or develop methods for evaluating hydro-climatic quantities at different spatio-temporal scales, in the context of highly non-stationary global changes and poorly gauged basins. The application of these methods will seek to decline the establishment of hydro-climatic indicators with a view to the implementation of an Early Warning System (SAP). This corresponds to a request from many ministries (Côte d'Ivoire in particular) which are supported by projects financed by the World Bank as part of the fight against urban flooding. The applications will be carried out on small to medium-sized watersheds (~1 to 100 km²) in different climatic contexts (tropical: Abidjan, Dakar and Yaoundé) subject to highly non-stationary evolutions (development, urbanization, management), and s will be based on the hydro-meteorological databases of the partners or from the bibliography. Elements of methods: An initial state of the art will bring together all the methods for evaluating hydro-climatic quantities in the scientific literature. • Rainfall and climate analysis methods • Methods for estimating flood flows • Basin water status estimation methods This state of the art will be supplemented by an analysis of the practices used by design offices working on West and Central African soil in particular. The methodologies for evaluating hydro-climatic quantities selected will be tested beforehand on gauged basins. The data collection phase will be done using databases piloted by the North (ORSTOM/IRD and the former Experimental Representative Watersheds of Côte d'Ivoire, SIEREM, former HSM thesis work in Yaoundé), databases our partners in the south (universities, research centres), observation work in progress within the GDRI-Sud ActNAO (Dakar), LMI. The doctoral student will be required to go to the different fields to go in situ to observe processes and exchange with partners. The database thus collected will be shared within the ActNAO community (GDRI-Sud, PSF - being requested - and MUSE/ICIREWARD research actions. Reference hydro-climatic models will be set up in order to assess the relevance of these methods and their application hypotheses. • Process-based distributed models • Proven methods in non-stationary context • Models and Methods applicable in an urban/peri-urban context with little gauge The conditions for transposing these methods to these poorly gauged southern basins will then be studied. The results obtained on all the application sites will be broken down into hydro-climatic indicators. To do this, the correlations between these results and: • the physical state of flows or stocks • dimensionless numbers • the static characteristics of the basins • the quantifiable elements of the non-stationarity of the processes The exchanges of methods and good practices between the partners will be fundamental for the success of the doctorate. The results obtained and knowledge thus collected will be shared within the North South community. Meetings and workshops with partners will be regularly scheduled to ensure good cooperation between the various stakeholders. The doctoral student will gradually take over the implementation of these scientific activities.