De la statistique spatiale et temporelle aux risques climatiques

Statisticien de formation, l'approche scientifique de Denis Allard s'est rapidement articulée autour d'une conviction profonde : « Il est fondamental de relier l'espace et le temps lorsque l'on cherche à modéliser des systèmes, tant les interdépendances sont fortes. » Les corrélations spatiale et temporelle et leur interaction constituent des caractéristiques indispensables à intégrer dans toute démarche de modélisation prédictive.

À partir de 2010, l'enjeu a été de décliner ces concepts en applications concrètes, notamment pour répondre aux défis posés par le changement climatique et les risques associés. Au sein de l'ancien Institut, la structuration autour de la thématique des risques restait à bâtir. C'est en 2019, à l'occasion d'un atelier de réflexion prospective mené par la Direction Scientifique Environnement autour des risques naturels, alimentaires et environnementaux, qu’il a été possible de pousser la réflexion sur les approches multirisques.
 

La fusion INRA-Irstea : catalyseur d'une approche systémique

Si la thématique du risque disposait déjà d'un ancrage fort à l'IRSTEA, elle l'était moins à l'INRA. La fusion de ces deux organismes pour donner naissance à INRAE a fourni le cadre idéal pour fédérer les communautés scientifiques travaillant sur ces sujets transversaux.

C'est en 2019, à l'occasion d'un atelier de réflexion prospective mené par la Direction Scientifique Environnement autour des risques naturels, alimentaires et environnementaux, qu’il a été possible de pousser la réflexion sur les approches multirisques. A la suite des recommandations issues de cette réflexion, le métaprogramme XRISQUES a vu le jour. Le projet exploratoire RIMINI, soutenu par X-RISQUES, a constitué un travail préliminaire précieux sur ces questions mathématiques, en s'appuyant notamment sur des propositions de modèles formels de mesure du risque. Si initialement, l'idée d'un appel à projets ciblant la modélisation des risques avait été envisagée, à la lecture des propositions reçues, il est apparu beaucoup plus pertinent de concevoir un projet global et fédérateur : c'est ainsi qu'est né le projet CAMURI.

Structure et philosophie de CAMURI

Le projet se compose de plusieurs volets thématiques complétés par un chapeau transversal. Ce dernier permet d'extraire ce qui relève de la généricité par-delà les spécificités des différents systèmes modélisés.

Dépasser la spécificité des systèmes : vers une méthodologie globale

Chaque discipline scientifique possédant déjà sa propre grille de lecture pour identifier les risques, l'objectif affiché de CAMURI est de proposer une méthodologie globale et un cadre unifié d'analyse des ensembles de systèmes. En s'affranchissant des particularités de chaque cas d’usage, CAMURI modélise les systèmes sous forme de compartiments ou de « boîtes » liés par des liens causaux. C'est lors de l’analyse de ce graphe causal que se pose le cœur de la question mathématique : quelle description mathématique employer ? Existe-t-il de véritables spécificités dans la modélisation des risques multiples ?

Non-linéarité des risques : amplification et soustraction

Les risques ne se démultiplient pas mécaniquement, mais ils possèdent un potentiel d'amplification systémique redoutable. L'un des objectifs fondamentaux de la méthodologie est d'identifier l'articulation précise qui favorise cette démultiplication, afin de déterminer où il est le plus pertinent d'agir.

Inversement, certains risques peuvent ponctuellement se soustraire ou s'atténuer mutuellement. À titre d'exemple, des pluies torrentielles survenant pendant un incendie de forêt produisent un effet bénéfique immédiat sur la maîtrise du feu. En revanche, si ces mêmes pluies surviennent après l'incendie, elles peuvent engendrer un lessivage critique des sols. La prise en compte rigoureuse de ces dynamiques spatiotemporelles et des liens de causalité s'avère donc cruciale.

Le cas d'usage des grands feux : le projet RIMINI et la Teste-de-Buch

Le projet RIMINI a notamment pu s'appuyer sur l'analyse des grands feux de forêt survenus à La Teste-de-Buch (2021). Ce système forestier complexe présentait une configuration bimodale originale : d'une part, une forêt exploitée et gérée par l'ONF ; d'autre part, une forêt usagère, peu ou pas exploitée et extrêmement riche en biodiversité. Les risques considérés couvrent les pertes en bois, les atteintes à la biodiversité, les dommages matériels et les dommages entrainés par une infestation de scolytes consécutive à la gestion post-incendie. 

Dans le projet RIMINI, la question centrale a été de quantifier rigoureusement ces risques multiples pour ces deux ensembles hétérogènes et d’apporter des éléments de réponse à la question « que gagne-t-on de passer d’une analyse des risques « en silo » à une analyse multirisque tenant compte de toutes les interactions ? » 

Le périmètre d'étude a dû être strictement délimité aux écosystèmes forestiers. En modélisation, l'exhaustivité est illusoire ce qui impose d'expliciter clairement les choix méthodologiques opérés. Cette démarche d'évaluation permet par ailleurs d'objectiver les arbitrages économiques : combien coûte l'action préventive face au coût de l'inaction ?

Représentations et co-construction

Pour faciliter le partage des connaissances, les modèles de représentation graphique font l'objet d'une standardisation en plusieurs étapes progressives :

• Niveau 1 : Une représentation visuelle simplifiée (type bande dessinée) pour restituer le contexte.
• Niveau 2 : Des diagrammes systémiques inspirés des représentations du GIEC, croisant vulnérabilité, aléas couplés, enjeux et réponses.
• Niveau 3 : Des schémas de liens causaux explicites.
• Niveau 4 : Une représentation causale simplifiée couplée à une modélisation mathématique, en partie stochastique.

Si les scientifiques porteurs du projet initient la démarche, la co-construction est cardinale. Les données étant au cœur des problématiques de modélisation, différentes expertises doivent être intégrées dès la fondation des projets. Prévu sur une durée de 4 ans, CAMURI doit aboutir à la diffusion d'un ensemble de documents de référence, à l'organisation de réunions annuelles et à la mise en place d'un cadre méthodologique robuste et opérationnel pour l'évaluation globale des risques multiples.