Modelizzazione spazio-temporale delle dinamiche di uso del suolo ed analisi comparativa di differenti approcci predittivi. Uso integrato di SIG e telerilevamento nello studio dei processi di deforestazione nella regione La Joyanca in Peten, Guatemala

L’uso frequente dei modelli predittivi per l’analisi di sistemi complessi, naturali o artificiali, sta cambiando il tradizionale approccio alle problematiche ambientali e di rischio. Il continuo miglioramento delle capacità di elaborazione dei computer facilita l’utilizzo e la risoluzione di metodi numerici basati su una discretizzazione spazio-temporale che permette una modellizzazione predittiva di sistemi reali complessi, riproducendo l’evoluzione dei loro patterns spaziali ed calcolando il grado di precisione della simulazione. In questa tesi presentiamo una applicazione di differenti metodi predittivi (Geomatico, Reti Neurali, Land Cover Modeler e Dinamica EGO) in un’area test del Petén, Guatemala. Durante gli ultimi decenni questa regione, inclusa nella Riserva di Biosfera Maya, ha conosciuto una rapida crescita demografica ed un’incontrollata pressione sulle sue risorse naturali. L’area test puó essere suddivisa in sotto-regioni caratterizzate da differenti dinamiche di uso del suolo. Comprendere e quantificare queste differenze permette una migliore approssimazione del sistema reale; é inoltre necessario integrare tutti i parametri fisici e socio-economici, per una rappresentazione più completa della complessità dell’impatto antropico. Data l’assenza di informazioni dettagliate sull’area di studio, quasi tutti i dati sono stati ricavati dall’elaborazione di 11 immagini ETM+, TM e SPOT; abbiamo poi realizzato un’analisi multitemporale dei cambi uso del suolo passati e costruito l’input per alimentare i modelli predittivi. I dati del 1998 e 2000 sono stati usati per la fase di calibrazione per simulare i cambiamenti nella copertura terrestre del 2003, scelta come data di riferimento per la validazione dei risultati. Quest’ultima permette di evidenziare le qualità ed i limiti per ogni modello nelle differenti sub-regioni.

Définition d'un état zero et mise en place d'un système de suivi écologique permanent de l'arboretum de la station forestière de Mandraka

Mandraka possède de nombreux écosystèmes, dominés surtout par les forêts. Cette zone est située sur la première falaise orientale malgache et affiche des reliefs accidentés (pentes supérieures à 60%). Elle est exposée à un régime climatique à forte influence orientale se traduisant par une humidité permanente et un régime cyclonique fréquent. Les paramètres stationnels sont ainsi rudes, or ils sont écologiquement très importants car plusieurs caractéristiques physionomiques et comportementales des espèces forestières en dépendent. Cette étude s'intéresse à la station forestière de Mandraka, particulièrement à l'arboretum. Ce dernier fût créé dans les années cinquante et est actuellement géré par le Département des Eaux et Forêts. Ce site est actuellement à vocation pédagogique et écotouristique. Son état écologique est inconnu jusqu'à maintenant, et depuis sa création, aucun système n'a été mis en place pour mesurer et suivre sa viabilité. D'où, l'intitulé de ce travail de mémoire : « Définition d'un état zéro et mise en place d'un système de suivi écologique permanent de l'arboretum de la station forestière de Mandraka ». Les objectifs étant de collecter des données concernant l'état écologique actuel du site, d'identifier des indicateurs de suivi pour mesurer sa viabilité, et d'inclure un système de suivi écologique permanent dans une proposition de plan d'aménagement pour l'arboretum. Le suivi est en effet un outil très important pour l'analyse des ressources forestières. Il permet de cadrer toutes les interventions. Les diverses analyses menées lors de cette étude ont révélé une viabilité moyenne de l'arboretum. Cela est induit par une qualité de peuplement moyennement stable, une mortalité élevée (plus de 14%), et un potentiel d'avenir très faible, voire inexistant (taux de régénération à 0%). L'envahissement de la forêt artificielle par les espèces autochtones constitue la pression la plus importante de cet arboretum vu qu'il se trouve au milieu des forêts naturelles. L'analyse sylvicole effectuée sur les deux types dendrologiques révèle que les peuplements de conifères présentent des caractéristiques sylvicoles plus favorables que les feuillus. Ce niveau moyen de viabilité de l'arboretum implique ainsi la proposition d'un plan d'aménagement pour l'améliorer; le suivi est une activité primordiale, d'où la proposition d'un plan de suivi permanent pour l'arboretum. A noter que malgré la considération du critère de représentativité pour l'échantillonnage, toutes les questions ne pourront être répondues du fait que plusieurs mosaïques de peuplements artificiels de différentes espèces constituent l'arboretum, et que chacune de ces espèces plantées ont leurs propres caractéristiques. La mise en place des plots permanents d'observation ne servira ainsi que de référence (Etat zéro), mais on propose de prévoir un suivi intégral ainsi que diverses interventions pour l'arboretum en général. Ce travail constitue ainsi une base de données pour l'arboretum et pour la station forestière de Mandraka, mais il ne représente qu'une des facettes à prendre en considération dans une finalité d'amélioration de la viabilité. L'élaboration de cartes thématiques et d'évolution spatio-temporelle à l'issue de SIG (Système d'Information Géographique) permettra d'enrichir les informations établies et admettra un suivi plus précis.

Dynamique des ambiances lumineuses - approche basée sur la photométrie vidéo d’espaces de transition

Les variations de la lumière naturelle lors du passage d’un espace à un autre caractérisent de manière complexe, mais importante le design d’un bâtiment. Cette adaptation visuelle s’inscrit dans un processus spatiotemporel et influe sur le confort et le bien-être de ses occupants. La littérature fait état du peu de connaissances de la relation lumière espace-temps. Cette recherche propose donc d’étudier cette relation spatio-temporelle existant entre la lumière et l’espace, afin de qualifier un parcours architectural au moyen d’une expérimentation in situ et de segments filmiques. La recherche combine l’utilisation d’un luminance-mètre, d’une caméra vidéo et d’une méthode d’analyse d’images numériques afin de permettre l’évaluation des qualités spatio-temporelles de la lumière. Le parcours architectural est analysé selon la diversité et l’intensité des ambiances lumineuses en fonction du temps permettant de décrire les perceptions visuelles d’espaces transitions. Cette méthode dynamique offre un potentiel d’analyse et de création aux concepteurs désireux d’enrichir le design de séquences spatiales en favorisant la diversité lumineuse dans l’expérience architecturale. Mots clefs: adaptation visuelle, analyse d’images, ambiance lumineuse, contraste, éclairage naturel, espaces transitions, lumière perception visuelle, vidéo, spatio-temporel.

Eléments de connaissance sur la mortalité et la reproduction de la moule bleue (Mytilus edulis) sur la façade atlantique

Ce document s’inscrit dans le cadre de la problématique des mortalités de moules bleues sur les côtes françaises depuis l’hiver 2014. Il a été conçu comme une contribution aux projets Morbleu (projet de recherche) et Mytilobs (observatoire national sur les traits de vie de la moule). D’un point de vu historique, depuis le début du 20ème siècle, le principale « ennemi » de la moule reste la météo et en particulier, les tempêtes. Une seule crise de mortalité, majeure, est survenue en 1960-61 dans le pertuis Breton. Elle résulte d’une interaction entre le parasite mytilicola intestinalis et des conditions drastiques d’élevage sur bouchots dans la baie de l’Aiguillon. L’évaluation des mortalités de moules est difficile du fait des pratiques d’élevage et des pertes qui en résultent. Lorsque la crise survient en 2014, l’investigation scientifique s’appuie à la fois sur des déclarations (professionnels), des constats (DDTMs), des saisines (Repamo) et des mesures (réseau Mytilobs). L’intensité des mortalités, variable selon les sites et les années (2014 et 2015) est comparée à un référentiel de mortalités issu d’un réseau régional de suivi des mortalités de moules en paniers (Remoula, 2000-2010). En février 2014, les mortalités surviennent dans le pertuis Breton et s’étendent en quelques mois vers le sud (pertuis d’Antioche) et vers le Nord (Côte de Noirmoutier et Baie de Bourgneuf). Les simulations hydrodynamiques montrent la connectivité spatio-temporelle entre le site d’émergence des mortalités et les sites touchés quelques semaines plus tard. Alors qu’il existe plusieurs génomes de Mytililus edulis et des populations hybrides (entre Mytililus edulis et Mytilus galloprovincialis) sur les cotes de la France, seul le génome Mytililus edulis de la cote atlantique semble au départ concerné par ces mortalités. La quasi simultanéité d’occurrence d’épisodes de mortalités de moules en Rade de Brest (en hiver 2014), et sur les gisements profonds de la cote Est du Cotentin (dès le printemps 2014) reste aujourd’hui une énigme scientifique. Lorsque les mortalités surviennent en 2014 et lors de leur reprise en 2015, les moules sont en période de reproduction. Ce rapport synthétise également des résultats acquis sur la reproduction de Mytilus edulis sur la cote atlantique (Arcachon et Pertuis Charentais).

Sélection d’habitats par les oiseaux de forêt boréale : une analyse écomorphologique

Dans un contexte d’aménagement forestier, la dynamique spatio-temporelle des habitats est susceptible d’isoler les oiseaux nicheurs durant des périodes de plusieurs années, exerçant une pression pour une grande mobilité chez les oiseaux en dispersion. Les grandes distances migratoires de certaines espèces s’ajoutent aux pressions favorisant la mobilité. Par contre, les déplacements dans un feuillage dense peuvent imposer de fortes contraintes aux attributs conférant une grande mobilité aux oiseaux. Du point de vue de la conservation, il serait très utile de prévoir la réponse des différentes espèces d’oiseaux à la fragmentation de leur habitat, à partir de leurs traits écologiques. La morphologie des ailes d’oiseau, notamment la projection des rémiges primaires, est un indicateur clé de mobilité, et pourrait donc servir à de telles prédictions. Malgré les contraintes aérodynamiques, la projection primaire varie considérablement d’une espèce à l’autre. Afin de mieux comprendre les facteurs déterminant cette diversité, j’ai mesuré les ailes de 1017 spécimens vivants de 22 espèces d’oiseaux à la Forêt Montmorency (Québec) en 2013 et 2014. Conformément à mes prédictions, les espèces d’oiseaux dont la projection des primaires était plus longue migrent sur de plus longues distances et vivent dans des habitats ayant un faible indice de densité végétale. Par contre, je n’ai trouvé aucun lien entre la densité moyenne des populations en nidification, un indicateur d’isolement, et la morphologie des ailes. Ces résultats suggèrent que les réponses variées des oiseaux forestiers face à la fragmentation de leurs habitats seraient difficilement prévisibles par la morphologie liée au vol. Mots clés : fragmentation d’habitat, isolement de l’habitat, morphologie des ailes, écomorphologie, distance migratoire, densité de végétation.

GÉOARCHÉOLOGIE DU VILLAGE: Variabilité des modes d’occupation de la fin du Néolithique à l’âge du Bronze en Italie et en France méridionale. Implications culturelles

Entre la fin du Néolithique et l’âge du Bronze, la présence d’habitats groupés de type village est un phénomène diffus, tant en Italie qu’en France méridionale. Néanmoins, la prise en compte de la variabilité des formes de la stratification des sites interroge. En quoi l’enregistrement sédimentaire des sols d’habitat permet-il d’appréhender la question de l’organisation villageoise et de sa variabilité entre la fin du Néolithique et l’âge du Bronze ? Quelle image cet enregistrement sédimentaire donne-t-il de l’organisation sociale et économique du village ? Afin d’aborder ces questions, nous avons choisi de mener une étude géoarchéologique sur des sites de formes différentes, issus de contextes chrono-culturels et environnementaux variés. La démarche, fondée sur l’emploi de la micromorphologie des sols en tant qu’outil analytique, vise à caractériser l’organisation spatio-temporelle des sols d’occupation à l’échelle du site, selon une approche spatiale des processus de formation de la stratification archéologique. L’élaboration d’un modèle, qui repose sur une classification des micro-faciès sédimentaires selon le système d’activité, et son application à des sites-laboratoires permettent de qualifier les techniques de construction en terre, l’usage du sol et les dynamiques d’occupation propres à chaque site, dans le but de déterminer les comportements socio-économiques et les spécificités du mode de vie villageois enregistrées par les sols. Cette approche permet d’évaluer les constantes et les variables qui qualifient les différents types d’occupation. Le sol, conçu comme matérialité de l’espace villageois, devient ainsi un témoignage direct de la variabilité culturelle et des différentes formes d’organisation des communautés de la fin du Néolithique et de l’âge du Bronze.

L'exploration temporelle comme modalité du voyage imaginaire dans la bande dessinée franco-belge (1930-1980)

In this paper, I explore the motif of time travel in science fictional French comics until the eighties. Time travel incorporates a fascinating potential for narrative representation, since moving back in time may multiply timelines, according to the well-known paradox of the grandfather. This virtuality has become very popular in novels and in movies, since In his Bootstraps (Heinlein, 1941) and La Jetée (Marker, 1962) until the recent Looper (Johnson, 2012) but it has been rarely represented in French comics before the eighties and the apparition of time paradoxes in series like "Yoko Tsuno" and, mostly, "Valérian agent spatio-temporel". Firstly, many modalities of time travel do not engender time paradoxes, like exploration of prehistoric sanctuaries, imaginary travel, or cryogenic sleep followed by an awakening if a future world with no hope to return in the past. Secondly, time travel has been mostly interpreted as a mere extension of the classic motif of the "extraordinary journey", as exemplified for centuries in fictions by Verne, Mercier, Swift, or Stevenson. Thus, the graphic potential of time travel for the representation of spectacular exotic worlds has predominated in French comic tradition, and this tendency has been encouraged by the dominant mode of publication until the end of the sixties. Indeed, complex scriptwriting involving multiple timelines would not fit the form of a weekly feuilleton addressed to a young audience, because it would be too demanding cognitively speaking. It illustrates also the dominance of graphic concerns over a taste for complex scriptwriting in many comics of this period. Still, the development of time paradoxes in Pierre Christin scriptwriting underlines the potential of the media when it is published in series of albums or in graphic novels. At the same time, Jean-Claude Mézières drawings-featuring spectacular representations of foreign worlds-show that the visual interest of spectacular time travels remains a central issue for this popular graphic medium. Cette étude porte sur le motif du voyage temporel dans la bande dessinée franco-belge de science- fiction jusque dans les années quatre-vingt. Le voyage temporel intègre un potentiel fascinant pour la représentation narrative, étant donné que le retour dans le passé est susceptible d'engendrer des lignes temporelles multiples, selon le paradoxe bien connu du « grand-père ». Cette virtualité est devenue très populaire dans les romans et dans les films, depuis In his Bootstraps (Heinlein, 1941) et La Jetée (Marker, 1962) jusqu'au récent Looper (Johnson, 2012), mais elle a rarement été représentée dans la bande dessinée franco-belge avant les années quatre-vingt et l'apparition de paradoxes temporels dans des séries comme « Yoko Tsuno » et, surtout, « Valérian agent spatio-temporel ». Tout d'abord, de nombreuses modalités du voyage dans le temps n'engendrent aucun paradoxe, par exemple l'exploration de sanctuaires préhistoriques, le voyage illusoire ou le sommeil cryogénique suivi d'un réveil dans le futur, sans espoir de revenir dans le passé. Deuxièmement, le voyage dans le temps a été plus souvent interprété comme une simple extension du motif classique du « voyage extraordinaire », tel qu'on le retrouve, depuis le XVIIIe siècle, les fictions de Verne, Mercier, Swift ou Stevenson. Ainsi, le potentiel graphique du voyage dans le temps pour la représentation de mondes exotiques spectaculaires a prédominé dans la tradition franco-belge et cette tendance a été encouragée par le mode de publication dominant jusqu'à la fin des années soixante. En effet, l'écriture de scénarios complexes impliquant de multiples lignes temporelles ne semble pas adaptée à la forme d'un feuilleton hebdomadaire destiné à un jeune public, parce qu'il aurait été trop exigeant, cognitivement parlant. Cela illustre également la prédominance de préoccupations graphiques sur l'écriture de scénarios complexes dans de nombreuses bandes dessinées de cette période. Pourtant, le développement de paradoxes temporels dans les scénarios de Pierre Christin souligne le potentiel du média quand il est publié en série d'albums ou dans des romans graphiques. Parallèlement, les dessins de Jean-Claude Mézières, qui proposent des représentations spectaculaires de mondes étrangers, montre que l'intérêt visuel du voyage dans le temps demeure une question centrale pour ce média populaire.

Spatio-Temporal Tracking and Phylodynamics of an Urban Dengue 3 Outbreak in Sao Paulo, Brazil

The dengue virus has a single-stranded positive-sense RNA genome of similar to 10.700 nucleotides with a single open reading frame that encodes three structural (C, prM, and E) and seven nonstructural (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, and NS5) proteins. It possesses four antigenically distinct serotypes (DENV 1-4). Many phylogenetic studies address particularities of the different serotypes using convenience samples that are not conducive to a spatio-temporal analysis in a single urban setting. We describe the pattern of spread of distinct lineages of DENV-3 circulating in Sao Jose do Rio Preto, Brazil, during 2006. Blood samples from patients presenting dengue-like symptoms were collected for DENV testing. We performed M-N-PCR using primers based on NS5 for virus detection and identification. The fragments were purified from PCR mixtures and sequenced. The positive dengue cases were geo-coded. To type the sequenced samples, 52 reference sequences were aligned. The dataset generated was used for iterative phylogenetic reconstruction with the maximum likelihood criterion. The best demographic model, the rate of growth, rate of evolutionary change, and Time to Most Recent Common Ancestor (TMRCA) were estimated. The basic reproductive rate during the epidemics was estimated. We obtained sequences from 82 patients among 174 blood samples. We were able to geo-code 46 sequences. The alignment generated a 399-nucleotide-long dataset with 134 taxa. The phylogenetic analysis indicated that all samples were of DENV-3 and related to strains circulating on the isle of Martinique in 2000-2001. Sixty DENV-3 from Sao Jose do Rio Preto formed a monophyletic group (lineage 1), closely related to the remaining 22 isolates (lineage 2). We assumed that these lineages appeared before 2006 in different occasions. By transforming the inferred exponential growth rates into the basic reproductive rate, we obtained values for lineage 1 of R(0) = 1.53 and values for lineage 2 of R(0) = 1.13. Under the exponential model, TMRCA of lineage 1 dated 1 year and lineage 2 dated 3.4 years before the last sampling. The possibility of inferring the spatio-temporal dynamics from genetic data has been generally little explored, and it may shed light on DENV circulation. The use of both geographic and temporally structured phylogenetic data provided a detailed view on the spread of at least two dengue viral strains in a populated urban area.

Spatio-temporal patterns of throughfall and solute deposition in an open tropical rain forest

The brief interaction of precipitation with a forest canopy can create a high spatial variability of both throughfall and solute deposition. We hypothesized that (i) the variability in natural forest systems is high but depends on system-inherent stability, (ii) the spatial variability of solute deposition shows seasonal dynamics depending on the increase in rainfall frequency, and (iii) spatial patterns persist only in the short-term. The study area in the north-western Brazilian state of Rondonia is subject to a climate with a distinct wet and dry season. We collected rain and throughfall on an event basis during the early wet season (n = 14) and peak of the wet season (n = 14) and analyzed the samples for pH and concentrations of NH4+, Na+, K+, Ca2+ Mg2+,, Cl-, NO3-, SO42- and DOC. The coefficient 3 4 cient of variation for throughfall based on both sampling intervals was 29%, which is at the lower end of values reported from other tropical forest sites, but which is higher than in most temperate forests. Coefficients of variation of solute deposition ranged from 29% to 52%. This heterogeneity of solute deposition is neither particularly high nor particularly tow compared with a range of tropical and temperate forest ecosystems. We observed an increase in solute deposition variability with the progressing wet season, which was explained by a negative correlation between heterogeneity of solute deposition and antecedent dry period. The temporal stability of throughfall. patterns was Low during the early wet season, but gained in stability as the wet season progressed. We suggest that rapid plant growth at the beginning of the rainy season is responsible for the lower stability, whereas less vegetative activity during the later rainy season might favor the higher persistence of ""hot"" and ""cold"" spots of throughfall. quantities. The relatively high stability of throughfall patterns during later stages of the wet season may influence processes at the forest floor and in the soil. Solute deposition patterns showed less clear trends but all patterns displayed a short-term stability only. The weak stability of those patterns is apt to impede the formation of solute deposition -induced biochemical microhabitats in the soil. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spatio-temporal variability behavior of land surface soil water content in shrub- and grass-land

The knowledge of the relationship between spatial variability of the surface soil water content (theta) and its mean across a spatial domain (theta(m)) is crucial for hydrological modeling and understanding soil water dynamics at different scales. With the aim to compare the soil moisture dynamics and variability between the two land uses and to explore the relationship between the spatial variability of theta and theta(m), this study analyzed sets of surface theta measurements performed with an impedance soil moisture probe, collected 136 times during a period of one year in two transects covering different land uses, i.e., korshinsk peashrub transect (KPT) and bunge needlegrass transect (BNT), in a watershed of the Loess Plateau, China. Results showed that the temporal pattern of theta behaved similarly for the two land uses, with both relative wetter soils during wet period and relative drier soils during dry period recognized in BNT. Soil moisture tended to be temporally stable among different dates, and more stable patterns could be observed for dates with more similar soil water conditions. The magnitude of the spatial variation of theta in KPT was greater than that in ENT. For both land uses, the standard deviation (SD) of theta in general increased as theta(m) increased, a behavior that could be well described with a natural logarithmic function. Convex relationship of CV and theta(m) and the maximum CV for both land uses (43.5% in KPT and 41.0% in BNT) can, therefore, be ascertained. Geostatistical analysis showed that the range in KPT (9.1 m) was shorter than that in BNT (15.1 m). The nugget effects, the structured variability, hence the total variability increased as theta(m) increased. For both land uses, the spatial dependency in general increased with increasing theta(m). 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spatio-temporal modeling of agricultural yield data with an application to pricing crop insurance contracts

This article presents a statistical model of agricultural yield data based on a set of hierarchical Bayesian models that allows joint modeling of temporal and spatial autocorrelation. This method captures a comprehensive range of the various uncertainties involved in predicting crop insurance premium rates as opposed to the more traditional ad hoc, two-stage methods that are typically based on independent estimation and prediction. A panel data set of county-average yield data was analyzed for 290 counties in the State of Parana (Brazil) for the period of 1990 through 2002. Posterior predictive criteria are used to evaluate different model specifications. This article provides substantial improvements in the statistical and actuarial methods often applied to the calculation of insurance premium rates. These improvements are especially relevant to situations where data are limited.