Descriptif
Cet EA est présenté sous 3 codes : BIO587, MAP587 et MEC587, l'inscription peut se faire indifféremment sous l'un des 3 codes.Responsables : Vincent Bansaye (MAP) ; Thomas Dubos (MEC) ; Hélène Morlon (BIO)
Les défis soulevés par l'interaction entre l'homme et son environnement créent des besoins en termes de modélisation aussi bien pour comprendre les processus à l'œuvre que pour tester des scénarios et proposer des solutions.
Cet enseignement d'approfondissement est un projet par binômes qui initie les élèves à la modélisation en écologie et environnement. Les projets visent à relier les apports théoriques de la modélisation (résultats mathématiques, simulations...) à des applications concrètes, dans des domaines allant de la biodiversité et de l'écologie à la dynamique atmosphérique et océanique. Un projet pourra porter soit sur la compréhension théorique d'un modèle (très) simplifié (et on cherchera à le complexifier), soit sur l'étude d'un modèle complexe où l'on combinera différents outils. Les premières séances permettront de compléter les bases théoriques en fonction des besoins. Le projet se termine par la remise d'un rapport et une soutenance orale.
Biologie et écologie
On s’intéressera ici aux interactions entre les organismes et leur environnement, et à l’impact des activités humaines sur le devenir de la biodiversité. L’accent sera mis notamment sur le rôle des processus évolutifs en écologie, à travers l’étude de problèmes issus de la littérature scientifique récente. La résolution de ces problèmes fera appel à la modélisation, associée à des études de jeux de données et à une recherche bibliographique pour identifier les processus écologiques et évolutifs pertinents. Les sujets abordés comprennent par exemple :
• A quelle vitesse les espèces peuvent-elles s’adapter aux changements climatiques ?
• Sous quelles conditions les systèmes arides pourraient de transformer en zones désertiques ?
• Combien y a-t-il d’espèces sur terre ?
• Comment optimiser les traitements insecticides/antibiotiques pour éviter les résistances ?
• Quel est l’effet de la disparition des espèces sur le fonctionnement des écosystèmes ?
• Les mesures de protection en faveur des espèces menacées peuvent-elles être contre-productives ?
Ce choix de projet constitue un bon approfondissement du cours BIO555 (« Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes »), même s’il ne s’agit pas d’un pré-requis obligatoire.
Modélisation aléatoire du vivant
Les notions de probabilités abordées dans les cours de mathématiques appliquées offrent des outils pour appréhender des modèles aléatoires sophistiqués et tenter de répondre à des questions motivées par l'écologie, l'évolution, l'environnement ou la biologie. On pourra par exemple utiliser des chaines de Markov ou des équations différentielles stochastiques pour modéliser des dynamiques de population, des arbres aléatoires ou coalescents pour des questions de génétique de population et d'évolution. Les sujets proposés ici se veulent ainsi un approfondissement des cours MAP 563 et MAP 556. Le cours MAP 563 est suffisant pour s'inscrire, tandis que MAP 556 le sera pour certains sujets.
Environnement atmosphérique et océanique
Les principes mécaniques et physiques qui régissent les écoulements atmosphériques et océaniques, abordés dans les cours d'année 2 et 3, forment également la base des modèles numérique de circulation atmosphérique et océanique. Des compléments portant sur la notion de prévisibilité et de processus résolus/sous-maille seront apportés lors des premières séances. Les projets mettent en œuvre la modélisation numérique de l'atmosphère (de la Terre ou des planètes) ou de l'océan en réponse à une question d'ordre scientifique ou décisionnel. Un objectif important est d'acquérir la démarche permettant d'exploiter l'outil numérique en tenant compte des limitations et incertitudes inhérentes à l'exercice de prévision. Il n'y a pas de prérequis mais il est utile d'avoir suivi un cours ou un EA de mécanique (MEC432, MEC433, MEC573...).
Exemples de projet :
• écoulement autour d'un relief et météorologie de montagne
• impact local du changement climatique
• préparation d'une mission spatiale vers Mars
• préparation d'une mission spatiale d'observation de la Terre ...
Modalités d'évaluation : Rapport écrit et soutenance orale
Langue du cours : Français
