Couplage de modèles mathématiques et informatiques pour l'étude de la transhumance sahélienne : cas du Sénégal

Résumé

La transhumance est une mobilité pastorale, socio-économique et environnementale, très pratiquée au Sahel. Elle est un ensemble de déplacements saisonniers de troupeaux conduits par des transhumants de leur terroir d'origine vers un ou plusieurs terroirs d'accueil, en passant par des campements de transit. Ces déplacements satisfont d'une part, la subsistance efficiente des troupeaux et des transhumants dans des écosystèmes soumis à de fortes variabilités saisonnières et climatiques. D'autre part, ils doivent satisfaire à la vie communautaire des transhumants. Sans tenir compte des interactions des troupeaux transhumants avec leur écosystème, les troupeaux sont considérés comme fortement émetteurs de Gaz à Effet de Serre (GES). De ce fait, établir le bilan des GES lié aux troupeaux sahéliens en considérant leurs interactions avec les éléments de l'écosystème pastoral est un enjeu dans les stratégies de réduction du réchauffement climatique. Dans cette thèse, nous formalisons et simulons la transhumance sahélienne, particulièrement celle du Sénégal, en tant que système complexe adaptatif dans l'objectif de déterminer les espaces utilisés par les troupeaux transhumants. Afin de considérer un maximum de complexité socio-économique et environnementale, nous effectuons des couplages de formalismes mathématiques et informatiques basés sur une analyse systémique des déplacements des troupeaux transhumants. De cette analyse systémique, nous avons formalisé la transhumance comme un système complexe adaptatif. Puis, les mathématiques nous ont permis de: (1) Caractériser la transhumance en tant que fonction vectorielle de plusieurs variables; (2) Formaliser les déplacements de troupeaux sous forme de graphes orientés multivalués, dont les valuations résultent d'un problème d'optimisation multiobjectif sous contraintes. Les sommets des graphes représentent les lieux où les troupeaux sont conduits. Les arêtes résultent des processus de prise de décision rationnelle des transhumants. De plus, la formalisation mathématique des déplacements de troupeaux a permis de concevoir: (1) Un système de suivi et d'alerte en temps réel pour les transhumants, basé sur des mathématiques discrètes et sur la transformée de Hough. (2) Trois modèles à base d'agent: (a) Le premier modèle hiérarchise l'impact de chaque facteur de déplacement de troupeaux sur leur répartition spatio-temporelle; (b) Le deuxième modèle détermine la répartition spatio-temporelle des troupeaux évalue leur impact sur la végétation à l'échelle macroscopique; (c) Le troisième modèle simule une transhumance artificielle, déterminant l'espace utilisé par les troupeaux grâce à un couplage de modèles. Ce couplage intègre le problème d'optimisation multi-objectif dans un modèle à base d'agent, considérant la majorité des agents et des interactions impliquées dans la transhumance.

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