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31326 Castanet Tolosan cedex - France

Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR 0874 Ecosystème Prairial (UREP)

Raphaël Martin

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Ingénieur de Recherche - Modélisation

raphael.martin[at]inra.fr

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Thématique de recherche

Notre projet scientifique mobilise une démarche intégrative et prédictive, en prenant en compte les compartiments sol-plantes-atmosphère, les échanges/interactions entre ceux-ci, et la dynamique de chaque composante et de l’écosystème dans son ensemble. Les approches développées associent observation, expérimentation et modélisation.

Ma principale mission est donc d’assurer et de coordonner le développement ainsi que le suivi des modèles de l’unité dont :

-       PaSim, modèle mécaniste biogéochimique de simulation d’un écosystème prairial géré permet de modéliser les flux C/N/H2O et qui est devenu un outil de recherche reconnu autour des questions du changement climatique.

-       FarmSim, modèle de ferme à l’échelle journalière associant les modèles PaSim pour la prairie, CERES-EGC pour la culture et un modèle simple basé sur l’IPCC tier 3 pour le bâtiment.

-       ModVege, modèle simple du couvert végétal permettant de calculer la production issue de ce dernier, ainsi que les modèles i) CNSpat qui intègrent la gestion des déjections (pissats et bouses) comme un des pilotes de l’hétérogénéité et ii) PampaGraze qui permet de modéliser les plantes C4 ainsi que le pâturage. Ces deux modèles dérivent de ModVege

Parallèlement au développement de ces modèles, la plateforme VulClim est en cours de développement et a pour vocation d’analyser la vulnérabilité des territoires aux changements climatiques. La plateforme Vul’Clim est un outil « tout-en-un », indépendant d'un quelconque modèle de simulation, mais qui permet de simplifier son interfaçage avec les données (notamment climatiques) disponibles. Elle est conçue pour mettre à disposition des futurs utilisateurs des méthodes et outils génériques, comme par exemple des fonctions de changement d'échelle (downscaling, upscaling) afin de pouvoir réaliser des simulations à la granularité souhaitée, ou des procédures de remplissage (gap filling) permettant de produire des jeux de données complets au moyen d’analyses statistiques.

Les langages informatiques employés sont le JAVA, le R, le Fortran et le C++.

 

Mots clés : Modélisation, développement logiciel, JAVA, PaSim, VulClim

Projets

  • AEGES (2012-2016) : Amélioration du modèle FarmSim afin de réduire l’incertitude concernant les prédictions des émissions de GES et de stockage du C et N.
  • AGMIP (2013-2016) : Participation à l’intercomparaison des modèles de prairie en vue de prédire les impacts des changements climatiques à l'échelle mondiale.
  • ANIMALCHANGE (2011-2014) : Réalisation de l’infrastructure des données du projet (Task Leader 15.1) ainsi que participation à la réalisation de méthodes génériques de calibration bayésienne et d’analyse de vulnérabilité des écosystèmes (Component Leader CP5, Workpackage Leader WP15). Task leader des tâches 9.4 et 9.5 visant à calibrer un groupe de modèles et à analyser l’impact des extrêmes climatiques sur les systèmes d’élevage. Membre du comité exécutif.
  • Carbo-Extreme (2009-2013) : Amélioration du cycle C au sein de PaSim
  • EFESE (2016-2017) : Pré et post-traitement des données ainsi que lancement des simulations PaSim utiles aux projets « Prairies et gestion de l’azote » et « EFESE-EA »
  • EPAD (2009-2012) : Etude préalable à la tropicalisation du modèle PaSim
  • Model4Pasture (2014-2017) : Test et amélioration en vue de l’utilisation de PaSim pour fournir des évaluations robustes de l'impact des options d'atténuation dans les systèmes de prairies pour le N2O
  • MODEXTREME (2013-2016) : Rétro ingénierie du modèle PaSim en vue de son intégration au sein des plateformes BioMa et RECORD.
  • VALIDATE (2008-2011) : Spatialisation du modèle PaSim.
  • GHG (2011-2013) : Spatialisation des modèles PaSim & FarmSim.
  • Vul’Clim (2014-2015) : Participation au développement d'une plate-forme informatique pour l'évaluation de la vulnérabilité des prairies, en interaction avec un cluster d’éco-entreprises

Publications

  • Ehrhardt, F., Soussana, J.-F., Bellocchi, G., Grace, P., McAuliffe, R., Recous, S., Sándor, R., Smith, P., Snow, de Antoni Migliorati, Basso, B., Bhatia, A., Brilli, L., Doltra, J., Dorich, C. D., Doro, L., Fitton, N., Giacomini, S. J., Grant, B., Harrison, M. T., Jones, S. K., Kirschbaum, M. U. F., Klumpp, K., Laville, P., Léonard, J., Liebig, M., Lieffering, Martin, R., Massad, R. S., Meier, E., Merbold, L., Moore, Myrgiotis, Newton, Pattey, Rolinski, S., Sharp, J., Smith, Wu, L., Zhang, Q. (2018). Assessing uncertainties in crop and pasture ensemble model simulations of productivity and N2O emissions. Global Change Biology, 24 (2), e603-e616. DOI : 10.1111/gcb.13965
  • Aghajanzadeh-Darzi, P., Martin, R., Laperche, S., Jayet, P.-A. (2017). Climate change impacts on European agriculture revisited: adding the economic dimension of grasslands. Regional Environmental Change, 17 (1), 261-272. DOI : 10.1007/s10113-016-1018-z
  • Brilli, L., Bechini, L., Bindi, M. , Carozzi, M., Cavalli, D. , Conant, R. , Dorich, C. , Doro, L. , Ehrhardt, F. , Farina, R. , Ferrise, R. , Nuala, F. , Francaviglia, R. , Grace, P. , Locola, I. , Klumpp, K., Léonard, J., Martin, R. , Massad, R. S. , Recous, S. , Seddaiu, G. , Sharp, J. , Smith, P. , Smith, W. N. , Soussana, J.-F. , Bellocchi, G.  (2017). Review and analysis of strengths and weaknesses of agro-ecosystem models for simulating C and N fluxes. Science of the Total Environment, 598, 445-470. , DOI : 10.1016/j.scitotenv.2017.03.208
  • Sandor, R., Picon-Cochard, C., Martin, R., Louault, F., Klumpp, K., Borras, D., Bellocchi, G. (2017). Plant acclimation to temperature: Developments in the Pasture Simulation model. Field Crops Research. , DOI : 10.1016/j.fcr.2017.05.030
  • Shtiliyanova, A., Bellocchi, G., Borras, D., Eza, E. H. U., Martin, R., Carrère, P. (2017). Kriging-based approach to predict missing air temperature data. Computers and Electronics in Agriculture, 142, 440-449. , DOI : 10.1016/j.compag.2017.09.033
  • Calanca, P., Deleglise, C., Martin, R., Carrère, P., Mosimann, E. (2016). Testing the ability of a simple grassland model to simulate the seasonal effects of drought on herbage growth. Field Crops Research, 187, 12 - 23. DOI : 10.1016/j.fcr.2015.12.008
  • Sandor, R., Ehrhardt, F., Basso, B., Bellocchi, G., Bathia, A., Brilli, L., De Antoni Migliorati, M., Doltra, J., Dorich, C., Doro, L., Fitton, N., Giacomini, S., Grace, P., Grant, B., Harrison, M. T., Jones, S., Kirschbaum, M. U. F., Klumpp, K., Laville, P., Léonard, J., Liebig, M., Lieffering, M., Martin, R., McAuliffe, R., Meier, E., Merbold, L., Moore, A., Myrgiotis, V., Newton, P., Pattey, E., Recous, S., Rolinski, S., Sharp, J., Massad, R. S., Smith, P., Smith, W., Snow, V., Wu, L., Zhang, Q., Soussana, J.-F. (2016). C and N models Intercomparison – benchmark and ensemble model estimates for grassland production. Advances in Animal Biosciences, 7 (3), 245–247. DOI : 10.1017/S2040470016000297
  • Chang, J., Viovy, N., Vuichard, N., Ciais, P., Campioli, M., Klumpp, K., Martin, R., Leip, A., Soussana, J.-F. (2015). Modeled changes in potential grassland productivity and in grass-fed ruminant livestock density in Europe over 1961-2010. Plos One, 10 (5). DOI : 10.1371/journal.pone.0127554
  • Eza, E. H. U., Shtiliyanova, A., Borras, D., Bellocchi, G., Carrère, P., Martin, R. (2015). An open platform to assess vulnerabilities to climate change: An application to agricultural systems. Ecological Informatics, 30, 389-396. DOI : 10.1016/j.ecoinf.2015.10.009
  • Lardy, R., Bellocchi, G., Martin, R. (2015). Vuln-Indices: Software to assess vulnerability to climate change. Computers and Electronics in Agriculture, 114, 53-57. DOI : 10.1016/j.compag.2015.03.016
  • Ma, S., Lardy, R., Graux, A.-I., Ben Touhami, H., Klumpp, K., Martin, R., Bellocchi, G. (2015). Regional-scale analysis of carbon and water cycles on managed grassland systems. Environmental Modelling and Software, 72, 356-371. DOI : 10.1016/j.envsoft.2015.03.007
  • Perveen, N., Barot, S., Alvarez, G., Klumpp, K., Martin, R., Rapaport, A. (Auteur de correspondance), Herfurth, D., Louault, F., Fontaine, S. (2014). Priming effect and microbial diversity in ecosystem functioning and response to global change: a modeling approach using the Symphony model. Global Change Biology, 10 (4), 1174-1190. DOI : 10.1111/gcb.12493
  • Van Oijen, M., Balkovi, J., Beer, C., Cameron, D. R., Ciais, P., Cramer, W., Kato, T., Kuhnert, M., Martin, R., Myneni, R., Rammig, A., Rolinski, S., Soussana, J.-F., Thonicke, K., Van der Velde, M., Xu, L. (2014). Impact of droughts on the carbon cycle in European vegetation: a probabilistic risk analysis using six vegetation models. Biogeosciences, 11 (22), 6357-6375. DOI : 10.5194/bg-11-6357-2014
  • Aulagnier, C., Le Dizes, S., Maro, D., Hebert, D., Lardy, R., Martin, R. (2013). The TOCATTA-chi model for assessing C-14 transfers to grass: an evaluation for atmospheric operational releases from nuclear facilities. Journal of Environmental Radioactivity, 120, 81 - 93. DOI : 10.1016/j.jenvrad.2012.12.012
  • Chang, J. F., Viovy, N., Ciais, P., Wang, T., Cozic, A., Lardy, R., Graux, A.-I., Klumpp, K., Martin, R., Soussana, J.-F. (2013). Incorporating grassland management in ORCHIDEE: model description and evaluation at 11 eddy-covariance sites in Europe. Geoscientific Model Development , 6 (6), 2165-2181. DOI : 10.5194/gmd-6-2165-2013
  • Maire, V., Gross, N., Hill, D., Martin, R., Wirth, C., Wright, I. J., Soussana, J.-F. (2013). Disentangling Coordination among Functional Traits Using an Individual-Centred Model: Impact on Plant Performance at Intra- and Inter-Specific Levels. Plos One, 8 (10). DOI : 10.1371/journal.pone.0077372
  • Maire, V., Soussana, J.-F., Gross, N., Bachelet , B., Pagès, L., Martin, R., Reinhold, T., Wirth, C., Hill, D. (2013). Plasticity of plant form and function sustains productivity and dominance along environment and competition gradients. A modeling experiment with Gemini. Ecological Modelling (254), 80-91. DOI : 10.1016/j.ecolmodel.2012.03.039
  • Vital, J.-A., Gaurut, M., Lardy, R., Viovy, N., Soussana, J.-F., Bellocchi, G., Martin, R. (2013). High-performance computing for climate change impact studies with the Pasture Simulation model. Computers and Electronics in Agriculture, 98, 131–135. DOI : 10.1016/j.compag.2013.08.004
  • Aulagnier, C., Le Dizes, S., Maro, D., Hebert, D., Lardy, R., Martin, R., Gonze, M. -A. (2012). Modelling the transfer of C-14 from the atmosphere to grass: A case study in a grass field near AREVA-NC La Hague. Journal of Environmental Radioactivity, 112, 52 - 59. DOI : 10.1016/j.jenvrad.2012.03.015
  • Soussana, J.-F., Maire, V., Gross, N., Bachelet, B., Pagès, L., Martin, R., Hill, D., Wirth, C. (2012). Gemini: A grassland model simulating the role of plant traits for community dynamics and ecosystem functioning. Parameterization and evaluation. Ecological Modelling, 231, 134-145. DOI : 10.1016/j.ecolmodel.2012.02.002

Encadrement / Enseignement

Enseignement :

  • Cours de modélisations au sein du master PIBB niveau M2 (14 heures)
  • Cours de JAVA au sein de l’ISIMA (2ème année d’école d’ingénieur)

 

Encadrement :

- Encadrement CDD et post-doc (2012-2016) :

  • Marco Carozzi (2015), post-doctorant écologue projet AEGES, 12 mois
  • David Borras (2014-2016), CDD IR développement, 34 mois
  • Anastasiya Shtiliyanova (2014-2015), post-doctorant informatique, 15 mois
  • Ulrich Eza (2014-2015), CDD IR développement, 10 mois
  • Haythem Ben-Touhami (2014), post-doctorant informatique, 4 mois
  • Franck Gonzalvo (2012-2013), CDD IE développement, 24 mois
  • Sylvain Laperche (2012-2013), CDD IR développement, 14 mois

Encadrement d’en moyenne 1.9 ETP sur la période

 

- Encadrement stages (2012-2016) :

  • Glaizal, D. (2015). Modélisation de bilans carbone en système herbager amazonien, cas de la Guyane française. Stage 6 mois de fin d’étude ingénieur ISARA.
  • Umutangampundu, M.-F. (2015). Développement d’une application sur PDA pour la collecte de données. Stage 3 mois de fin d’étude DUT.
  • Buatois, A. (2014). Finalisation d’un logiciel de Diagnostic Multifonctionnel des exploitations agricoles (DIAM). Stage de 2 mois de 4ème année d’étude d’ingénieur Polytech Tours.
  • Eza, U. (2014). Finalisation d’un modèle de bilan de gaz à effet de serre : FarmSim. Stage de 6 mois de fin d’étude ingénieur ISIMA.
  • Détaille, C. (2013). Création d’un nouveau module de croissance prairiale pour le modèle de simulation d’exploitations bovines laitières GAMEDE. Stage 6 mois de fin d’étude ingénieur ESA.
  • Fatnassi, S. (2013). Développement et suivi de la base de données du projet européen AnimalChange. Stage 3 mois de fin d’étude DUT.
  • Guénolé, P.-A. (2013). Rétroingénierie et amélioration d’un modèle de morphogenèse des graminées prairiales. Stage de 6 mois de 4ème année d’étude ingénieur ISIMA.
  • Neuhauser, C. (2012). Évolution d’un modèle de bilan de gaz à effet de serre à l’échelle de la ferme FarmSim. Stage de 6 mois de 4ème année d’étude ingénieur ISIMA.

Encadrement d’en moyenne 1.6 stage par an