Développement d’approches statistiques multivariées pour les modèles de copules, applications en hydrologie. - Ben Nasr, Iméne (Doctorat en sciences de l'eau, 2021)
Les études portant sur les évènements hydrologiques extrêmes sont d’une grande importance vu leurs nombreux impacts socio-économiques. Ces études reposent dans une large mesure sur la capacité à estimer adéquatement les risques associés à ces évènements. Dans ce cadre, l’analyse fréquentielle (AF) est une des approches les plus utilisées pour la modélisation et l’estimation des risques associés aux évènements extrêmes. Généralement, ces évènements sont caractérisés par plusieurs variables dépendantes, comme le volume, la pointe et la durée pour les crues. Par conséquent, l'analyse de chacune de ces variables séparément ne peut pas fournir une évaluation complète des risques et peut engendrer des pertes de vies humaines ou de biens associés à une sous estimation, ou une augmentation des coûts des ouvrages hydrauliques associés à une surestimation. L’AF multivariée (AFM) permet de pallier ce problème en considérant simultanément ces variables. L’AF classique est basée sur trois hypothèses à savoir l’homogénéité, la stationnarité et l’indépendance. Par ailleurs, différentes conditions non standards telles que la complexité topographique, les perturbations par les aménagements urbains et les changements climatiques peuvent influencer la réponse hydrologique. De telles conditions rendent la prédétermination des crues, par les méthodes classiques d’AFM, un exercice non efficace et mal adapté à de tels contextes. L’objectif de cette thèse consiste à proposer de nouvelles méthodes plus prometteuses pour l'analyse et la modélisation des variables hydrologiques à la fois dans un cadre multivarié et en l’absence de l’hypothèse d’homogénéité. Ces méthodes visent à contourner les limites de celles utilisées dans la littérature. Ces nouvelles méthodes, basées sur les copules, permettent une meilleure estimation des risques des extrêmes hydrologiques en tenant compte des interactions et es dépendances entre les différentes variables. Par conséquent, les gestionnaires des ressources hydriques peuvent prendre des décisions éclairées et mieux adaptées au contexte actuel. Précisément, nous nous intéressons dans une première partie à tester l’homogénéité des séries hydrologiques multivariées. Pour ce faire, nous avons proposé un nouveau test, basé sur les L moments multivariés, capable de détecter la rupture dans la structure de dépendance des variables hydrologiques. Les résultats obtenus montrent la bonne performance du test proposé sous différents scénarios. Par la suite, dans le but de modéliser l’hétérogénéité des séries hydrologiques multivariées, un modèle de mélange de copules a été mis au point. Dans ce cadre, nous avons proposé une nouvelle méthode pour l’estimation des différents paramètres du modèle. La méthode proposée est basée sur l’utilisation des algorithmes génétiques. Sa performance est illustrée sur des séries simulées. Les résultats obtenus montrent que la méthode proposée est un outil efficace capable de fournir de bonnes estimations, en particulier dans un contexte hydrologique. Finalement, deux nouveaux tests d’adéquation pour les copules multiparamètres ont été développés. Le but de ces tests est de vérifier la qualité de l’ajustement de la copule aux données et améliorer ainsi l’estimation des risques associés aux évènements extrêmes. Les résultats révèlent que les tests proposés performent bien dans le contexte hydrologique. Studies of hydrological extreme events are of great importance given their many socio-economic impacts. These studies rely on the ability to adequately estimate the associated risk. In this context, frequency analysis (FA) is one of the most widely used approaches for modeling and estimating the risks associated with extreme events. Generally, these events are characterized by several correlated random variables. Therefore, analyzing each of these variables separately cannot provide a complete risk assessment and may result in loss of life or property associated with an underestimation, or an increase in the costs of hydraulic structure associated with an overestimation. Multivariate FA (MFA) overcomes this problem by simultaneously considering these variables. Classical FA is based on three assumptions namely homogeneity, stationarity and independence. However, different non-standard conditions such as topographic complexity, disturbances by urban development and climate change can influence the hydrological response. Such conditions make flood predetermination, by conventional MFA methods, an ineffective exercise and unsuitable to such contexts. The main objective of this thesis is to propose new and more promising methods for the analysis and modeling of hydrological variables both in a multivariate framework and in the lack of the homogeneity assumption. These methods aim to overcome the limitations of classical methods used in the literature. These new proposed methods, based on copulas, allow a better estimation of the risks associated to hydrological extremes by taking into account the dependence between the different variables. As a result, water resource managers can make informed decisions that are better suited to the current context. In the first part, we propose a novel statistical test for multivariate heterogeneity detection, based on copula and multivariate L-moments. A simulation study is conducted to evaluate the performance of the proposed test and to compare it with those of existing tests. Results show the ability of the proposed test to discriminate homogeneous and inhomogeneous series. In the second part, we propose a new model based on mixtures of copulas that take into account the heterogeneity of multivariate hydrological series. To estimate the components of this model, we propose a new parameter estimation approach, based on the maximum pseudo-likelihood using genetic algorithms. Results indicate that the proposed method estimates more accurately the parameters even with small sample sizes compared to the existing classical EM method. In the last part, we introduce new goodness of fit (GOF) tests specifically for multiparameter copulas and adapted to hydrometeorological context. More precisely, the proposed GOF tests are based on multivariate L moments. A simulation study is conducted to evaluate and compare the performances of the proposed tests. The results confirm the usefulness of the new GOF tests in comparison with some well-established ones.

Quel regard porter sur le travail social à l’ère des changements climatiques? : le cas des inondations (2017-2019) au Québec - Hamelin, Marilou (2021)
Les changements climatiques anthropogéniques posent des défis énormes pour toutes les sociétés humaines. Ces défis majeurs mettront à l’épreuve les capacités d’adaptation des États et de ses institutions et des communautés partout dans le monde et devront se résoudre par un élan de solidarité humaine afin d’en atténuer les conséquences. Le Canada connaît déjà un réchauffement climatique important. Le pays a d’ailleurs récemment été touché par des événements climatiques extrêmes : des canicules, des feux de forêt, une sécheresse anormale et des inondations dont l’intensité est prévue d’augmenter avec les changements climatiques anthropogéniques. La province du Québec a quant à elle été touchée par de fortes inondations entre 2017 et 2019. L’objectif principal de la présente étude vise à discuter la manière dont le paradigme écosocial peut faire évoluer le travail social en tant que champ de savoir et d’intervention dans un contexte de changements climatiques. Cette étude s’est appuyée sur des données issues de groupes focus réalisés avec des intervenants suite aux inondations survenues au Québec (2017-2019). Notre analyse vise les interventions réalisées en contexte d’inondations, dans le sud de la province, mise en œuvre par le système de santé. Les données ont été collectées lors d’entrevues de groupe réalisées avec des intervenants psychosociaux et des gestionnaires de CI(U)SSS au courant des mois d’octobre et de novembre 2019. Les thèmes suivants ont émergé des analyses: les caractéristiques des inondations de 2019, les divergences d’opinions vis-à-vis des changements climatiques, l’aide et le soutien apportés durant les inondations et la participation citoyenne. J’insisterai également sur l’exacerbation possible des inégalités sociales dans ce contexte. D’autres thèmes se sont également révélés importants : l’engagement des intervenants psychosociaux, la participation et la décentralisation des décisions politiques. Enfin, mes réflexions porteront sur les conséquences sociales qu’entrainent les inondations et sur les types de pratiques sociales qui s’avèrent pertinentes à l’ère des changements climatiques et dans un contexte d’urgence.

Justice and Resilience in Flood Risk Management: What Are the Socio-Political Implications? - Thaler, Thomas (2021)
Flood risk management requires to comprehensively assess how policy strategies may affect individuals and communities. However, policy development and implementation often downplay or even increase social inequality. Analysis of the social and societal implications of strategies and implementation projects to manage flood hazards is still in its infancy. To close this gap, this chapter critically questions the roles of social justice and their political implications for flood risk management with regard to resilience. The chapter discusses and argues how different theoretical concepts as well as different perspectives on justice (e.g. social, environmental and climate justice) and resilience in flood risk management are related. There is a strong need to have a broader and more in-depth discussion about the role of justice in the current resilience debate. Finally, the chapter presents the outline of a future research agenda.
MAG ID: 3185363811

Modeling the Impacts of Urban Flood Risk Management on Social Inequality - Moulds, Simon; Buytaert, Wouter; Templeton, Michael R.; Kanu, Ishmael (Water Resources Research, 2021)
Abstract The exposure of urban populations to flooding is highly heterogeneous, with the negative impacts of flooding experienced disproportionately by the poor. In developing countries experiencing rapid urbanization and population growth a key distinction in the urban landscape is between planned development and unplanned, informal development, which often occurs on marginal, flood‐prone land. Flood risk management in the context of informality is challenging, and may exacerbate existing social inequalities and entrench poverty. Here, we adapt an existing socio‐hydrological model of human‐flood interactions to account for a stratified urban society consisting of planned and informal settlements. In the first instance, we use the model to construct four system archetypes based on idealized scenarios of risk reduction and disaster recovery. We then perform a sensitivity analysis to examine the relative importance of the differential values of vulnerability, risk‐aversion, and flood awareness in determining the relationship between flood risk management and social inequality. The model results suggest that reducing the vulnerability of informal communities to flooding plays an important role in reducing social inequality and enabling sustainable economic growth, even when the exposure to the flood hazard remains high. Conversely, our model shows that increasing risk aversion may accelerate the decline of informal communities by suppressing economic growth. On this basis, we argue for urban flood risk management which is rooted in pro‐poor urban governance and planning agendas which recognize the legitimacy and permanence of informal communities in cities. , Key Points The distribution of flood risk in urban areas is uneven, with the negative impacts experienced disproportionately by the urban poor Our model shows that reducing the vulnerability of informal residents to flooding can reduce inequality, even when their exposure is high Based on the model results, we argue that urban flood risk management should be rooted in pro‐poor urban governance and planning agendas