Issue
Agronomie
Volume 21, Number 2, March 2001
Page(s) 147 - 167
DOI http://dx.doi.org/10.1051/agro:2001100
DOI: 10.1051/agro:2001100

Agronomie 21 (2001) 147-167

Analyse de l'incertitude de quatre modèles de phytoprotection relative à l'erreur des mesures des variables agrométéorologiques d'entrée

Karem Chokmania, Alain A. Viaua and Gaëtan Bourgeoisb

a  Centre de Recherche en Géomatique, Pavillon Casault, Université Laval, Québec, Qc, Canada G1K 7P4
b  Centre de Recherche et de Développement en Horticulture, 430 boulevard Gouin, Saint-Jean-sur-Richelieu, Qc, Canada J3B 3E6

(Reçu le 24 février 2000 ; révisé le 7 novembre 2000 ; accepté le 5 décembre 2000)

Abstract
Outputs uncertainty analysis of four crop protection models relative to agrometeorological inputs measurement errors. The use of computer models in crop protection increases our management and forecast capacities as well as it allows to reduce the increasing pressure of agricultural activity on natural resources by the optimization of phytosanitary products use. The CIPRA system (Centre Informatique de Prévision de Ravageurs en Agriculture), a modeling tool gathering, under a common computer frame, several forecasting models using standard weather data (temperature, wind, precipitation, relative humidity), is one of the first Canadian operational decision support systems in crop protection. Since models are just a simplification more or less representative of the corresponding biophysics system, it is of primary importance to study the implications and the limitations of their application by determining the uncertainty level on model outputs. The purpose of the present paper was to evaluate the impact of uncertainty associated with weather inputs measurement on the outputs of four models within CIPRA system. These models are the Cercospora blight of carrots (Cercospora carotae (Pass.) Solheim), the onion leaf blight (Botrytis squamosa J.C. Walker), the carrot weevil (Listronotus oregonensis (LeConte)) and the European corn borer (Ostrinia nubilalis (Hübner)). This objective was achieved using the relative sensitivity and the uncertainty propagation. Results show that the cercospora blight model is more sensitive to temperature than with relative humidity. In this case uncertainty on the relative humidity is a significant source of error in the outputs. The onion leaf blight model is primarily sensitive to the relative humidity fluctuations. The relative humidity is, therefore, the principal source of error in the model outputs. Finally, the two insects models (weevil and borer) are more sensitive to the maximum temperature than to the minimum temperature. Uncertainties on the two models outputs are low. In addition to the evaluation of the reliability and level of significance of the results provided by the four models, this study allows to identify the most significant meteorological variables for the models.

Résumé
L'usage des modèles mathématiques informatisés en phytoprotection des cultures permet d'augmenter nos capacités de gestion et de prévision. Ainsi, par l'optimisation de l'utilisation des produits phytosanitaires, ces modèles permettent de réduire la pression croissante de l'activité agricole sur les ressources naturelles. Le système CIPRA (Centre Informatique de Prévision de Ravageurs en Agriculture), un outil de modélisation regroupant, dans une infrastructure commune, plusieurs modèles prévisionnels utilisant des données météorologiques standard (température, vent, précipitation, humidité relative), est un des premiers systèmes opérationnels de support à la décision en protection des cultures au Canada. Puisque les modèles ne sont qu'une simplification plus ou moins représentative du système biophysique correspondant, il est primordial d'étudier les implications et les limitations de leur application et ce, en déterminant le niveau de l'incertitude sur les sorties. Dans le présent article, il a été question d'évaluer l'impact de l'incertitude associée à la mesure des variables météorologiques d'entrée sur les sorties de quatre modèles de phytoprotection présent dans le système CIPRA. Il s'agit des modèles de la brûlure cercosporéenne de la carotte (Cercospora carotae (Pass.) Solheim), de la brûlure des feuilles de l'oignon (Botrytis squamosa J.C. Walker), du charançon de la carotte (Listronotus oregonensis (LeConte)) et de la pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis (Hübner)). Cette évaluation a été réalisée à l'aide de l'analyse de sensibilité relative et de la propagation de l'incertitude. Le modèle de la brûlure cercosporéenne semble être plus sensible à la température qu'à l'humidité relative. L'incertitude sur l'humidité relative est la plus importante source d'erreur. Le modèle de la brûlure des feuilles de l'oignon pour sa part est essentiellement sensible aux fluctuations de l'humidité relative. L'humidité relative est ici aussi la principale source d'erreur dans les sorties du modèle. Finalement, les deux modèles d'insectes (charançon et pyrale) semblent plus sensibles à la température maximale qu'à la température minimale. Les incertitudes sur les sorties des deux modèles sont cependant faibles. Outre l'évaluation de la fiabilité et du niveau de signification des résultats fournis par les quatre modèles, cette étude a permis d'identifier les variables météorologiques les plus significatives pour les modèles.


Key words: modeling / crop protection / sensitivity analysis / uncertainty propagation

Mots clés : modélisation / phytoprotection / analyse de sensibilité / propagation de l'incertitude

Correspondence and reprints: Alain A. Viau
    e-mail: alain.viau@scg.ulaval.ca

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)



© INRA, EDP Sciences 2001