Bilan Carbone de l'exploitation forestière sur le domaine forestier permanent de Guyane française

International audienceWe propose a set-valued controller with a signum multifunction nested inside another one. We prove that the controller is well posed and achieves robust ultimate boundedness in the presence of mismatched, non-vanishing disturbances. Even more, the selected output can be made arbitrarily small. Also, by applying an implicit/explicit Euler scheme similar to the one introduced by Acary and Brogliato (2010) for matched disturbances, we derive a selection strategy for the discrete-time implementation of the set-valued control law. Simulations demonstrate that the discrete scheme diminishes chattering substantially, compared with a fully explicit method

MEDFATE 2.9.3: a trait-enabled model to simulate Mediterranean forest function and dynamics at regional scales

Regional-level applications of dynamic vegetation models are challenging because they need to accommodate the variation in plant functional diversity, which requires moving away from broadly defined functional types. Different approaches have been adopted in the last years to incorporate a trait-based perspective into modeling exercises. A common parametrization strategy involves using trait data to represent functional variation between individuals while discarding taxonomic identity. However, this strategy ignores the phylogenetic signal of trait variation and cannot be employed when predictions for specific taxa are needed, such as in applications to inform forest management planning. An alternative strategy involves adapting the taxonomic resolution of model entities to that of the data source employed for large-scale initialization and estimating functional parameters from available plant trait databases, adopting diverse solutions for missing data and non-observable parameters. Here we report the advantages and limitations of this second strategy according to our experience in the development of MEDFATE (version 2.9.3), a novel cohort-based and trait-enabled model of forest dynamics, for its application over a region in the western Mediterranean Basin. First, 217 taxonomic entities were defined according to woody species codes of the Spanish National Forest Inventory. While forest inventory records were used to obtain some empirical parameter estimates, a large proportion of physiological, morphological, and anatomical parameters were matched to measured plant traits, with estimates extracted from multiple databases and averaged at the required taxonomic level. Estimates for non-observable key parameters were obtained using meta-modeling and calibration exercises. Missing values were addressed using imputation procedures based on trait covariation, taxonomic averages or both. The model properly simulated observed historical changes in basal area, with a performance similar to an empirical model trained for the same region. While strong efforts are still required to parameterize trait-enabled models for multiple taxa, and to incorporate intra-specific trait variability, estimation procedures such as those presented here can be progressively refined, transferred to other regions or models and iterated following data source changes by employing automated workflows. We advocate for the adoption of trait-enabled and population-structured models for regional-level projections of forest function and dynamics

Predicting forest responses to climate. Integrating water and temperature constraints from the cell to the region

El canvi climàtic en curs està afectant els boscos a tot el món, però ¿com i en quina mesura? Els recents esdeveniments severs de decaïment forestal mostren la potencial amplitud de les conseqüències d’un clima més càlid i sec, però encara segueixen existint grans incerteses pel que fa a la resposta dels boscos. Caracteritzar i pronosticar la resposta dels boscos a les variacions climàtiques és críticament necessari per dissenyar estratègies de mitigació i adaptació. Els models basats en processos són una eina essencial en aquesta tasca, però el seu ús es veu limitat per llacunes de coneixement sobre els mecanismes que impulsen les respostes dels boscos i la seva representació dins dels models. L’objectiu general d’aquesta tesi és avançar en la comprensió i el modelatge dels efectes de l’aigua i la temperatura sobre l’estructura i el funcionament dels boscos. Per a aconseguir-ho, la hidràulica de les plantes i els principis biofísics estan articulats dins d’una perspectiva de modelatge mecanicista, de manera que la resposta dels boscos és una propietat emergent de la integració de processos a través de diferents escales. Els resultats d’aquesta tesi llancen nova llum sobre el paper de la disponibilitat d’aigua i el seu transport a través de la planta en el control dels processos que sustenten la formació de fusta, el creixement dels arbres i l’estructura forestal . És a dir, es suggereix que durant la formació de la fusta, el potencial hídric modifica la pressió de turgència de les cèl·lules i d’aquesta manera impulsa l’expansió cel·lular, produint variacions en les dimensions dels conductes del xilema i en les taxes de divisió cel·lular en el càmbium. A més, es proposa que l’efecte de la temperatura sobre l’extensibilitat cel·lular modula l’expansió i divisió cel·lular. Segons aquest model biofísic, les fluctuacions estacionals de potencial hídric i temperatura influeixen directament en la variació estacional de la quantitat i estructura de la fusta formada, independentment de l’assimilació de carboni per fotosíntesi. La validació del model es porta a terme en dos localitats d’estudi que inclouen els límits àrids o freds de distribució de les espècies considerades. A escala interanual, els resultats suggereixen que el creixement dels arbres esta determinat per la interacció dels controls biofísics de la formació de la fusta amb els de l’assimilació de carboni. D’altra banda, es formula un model teòric en el qual se suposa que l’estructura aèria i subterrània de bosc tendeix a estar en equilibri amb les precipitacions i la demanda hídrica de l’atmosfera. Aquest model s’utilitza per predir la distribució radicular dels boscos a partir de caràcters hidràulics i fluxos d’aigua simulats, la qual cosa es valida mitjançant diversos llocs d’estudi, incloent condicions climàtiques contrastades a Catalunya. L’aplicació d’aquesta metodologia a les dades de l’inventari forestal a Catalunya permet obtenir estimacions de la distribució d’arrels a escala regional. En el seu conjunt, aquesta tesi destaca l’extensió de les respostes dels boscos al clima des de l’escala cel·lular a la regional, així com els mecanismes hidràulics i biofísics subjacents. Es proposen noves solucions de modelatge que integren els processos destacats a través de diferents escales. La seva implementació dins dels models de dinàmica de la vegetació i un major enfocament en les reserves i fluxos d’aigua podria ajudar a reduir les incerteses existents actualment pel que fa a la destinació dels boscos davant del canvi climàtic.El cambio climático en curso está afectando a los bosques en todo el mundo, pero ¿cómo y en qué medida? Los recientes eventos severos de decaimiento forestal muestran la potencial amplitud de las consecuencias de un clima más cálido y seco, pero todavía siguen existiendo grandes incertidumbres en cuanto a las respuestas de los bosques. Caracterizar y pronosticar las respuestas de los bosques a las variaciones climáticas es críticamente necesario para permitir estrategias de mitigación y adaptación. Los modelos basados en procesos son una herramienta esencial en esta tarea, pero su uso se ve limitado por lagunas de conocimiento sobre los mecanismos clave que impulsan las respuestas de los bosques y su representación dentro de los modelos. El objetivo general de esta tesis es avanzar en la comprensión y el modelado de los efectos del agua y la temperatura sobre la estructura y el funcionamiento de los bosques. Para ello, la hidráulica de las plantas y los principios biofísicos están articulados dentro de una perspectiva de modelado mecanicista, de modo que la respuesta de los bosques es una propiedad emergente de la integración de procesos a través de distintas escalas. Los resultados de esta tesis arrojan nueva luz sobre el papel de la disponibilidad de agua y su transporte a través de la planta en el control de los procesos que sustentan la formación de madera, el crecimiento de los árboles y la estructura forestal. Es decir, se sugiere que durante la formación de la madera, el potencial hídrico modifica la presión de turgencia de las celdas y de este modo impulsa la expansión celular, produciendo variaciones en las dimensiones de los conductos del xilema y en las tasas de división celular en el cambium. Además, se propone que el efecto de la temperatura sobre la extensibilidad celular modula la expansión y división celular. Según este modelo biofísico, las fluctuaciones estacionales del potencial hídrico y la temperatura influyen directamente en la variación estacional de la cantidad y estructura de la madera formada, independientemente de la asimilación de carbono por la fotosíntesis. La validación del modelo se lleva a cabo en dos sitios de estudio que incluyen los límites áridos o fríos de distribución de las especies consideradas. A escala interanual, los resultados sugieren que el crecimiento de los árboles está determinado por la interacción de los controles biofísicos de la formación de la madera con la asimilación de carbono. Por otra parte, se formula un modelo teórico en el que se supone que la estructura aérea y subterránea del bosque tiende a estar en equilibrio con las precipitaciones y la demanda hídrica de la atmósfera. Dicho modelo se utiliza para predecir la distribución radicular de los bosques a partir de rasgos hídricos y flujos de agua simulados, lo cual se valida mediante varios sitios de estudio, incluyendo condiciones climáticas contrastadas en Cataluña. La aplicación de esta metodología a los datos del inventario forestal en Cataluña permite obtener estimaciones de la distribución de raíces a escala regional. En su conjunto, esta tesis destaca la extensión de las respuestas de los bosques al clima desde la escala celular a la regional, así como los mecanismos hidráulicos y biofísicos subyacentes. Se proponen nuevas soluciones de modelado que integran los procesos destacados a través de distintas escalas. Su implementación dentro de los modelos de dinámica de la vegetación y un mayor enfoque en las reservas y flujos de agua podría ayudar a reducir las incertidumbres existentes actualmente respecto al destino de los bosques ante el cambio climático.Ongoing climate change affects forests worldwide, but how and how much so? Recent widespread forest die-off events highlight potentially dramatic outcomes brought by overall warmer and drier conditions, but large uncertainties remain regarding forest responses. Characterizing and forecasting forest responses to climate is critically needed in order to enable mitigation and adaptation strategies. Process-based models are an essential tool in this task, yet their use is hindered by knowledge gaps regarding the key mechanisms driving forest responses and their representation within models. The general objective of this thesis is to advance the understanding and modelling of the effects of water and temperature on forest structure and functioning. To do so, plant hydraulics and biophysical principles are leveraged within a mechanistic perspective, so that the integration of processes across scales yields emergent forest behavior. Results from this thesis cast new light on the role of water availability and transport in governing the processes underpinning wood formation, tree growth and forest structure. Namely, water potential is suggested to modify cell turgor pressure and subsequently drive cell expansion, yielding variations in conduit dimensions in the xylem and cell division in the cambium. The effect of temperature on cell extensibility is further proposed to modulate cell expansion and division. According to this biophysical model, seasonal fluctuations in water potential and temperature directly influence the amount and structure of wood formed within a year, independently of carbon assimilation. Model validation is carried out at two study sites, including xeric and cold species distribution margins. At the inter-annual scale, results suggest that biophysical drivers interact with carbon assimilation to determine tree growth. Besides, a theoretical model is formulated where forest below- and aboveground structure is assumed to tend towards an equilibrium with precipitations and atmospheric water demand. The model is used to predict root distribution from hydraulic traits and simulated water fluxes and is validated using several study sites, including contrasting climatic conditions in Catalonia (NE Spain). Application to forest inventory data in Catalonia yields estimates of root distribution at the regional scale. Overall, this thesis highlights the range of forest responses to climate from the cellular to regional scale and the hydraulic and biophysical mechanisms underlying them. New modelling solutions integrating evidenced processes and bridging scales are proposed. Their implementation within vegetation models and a greater focus on water pools and fluxes could help reducing uncertainties regarding the fate of forests in the face of climate change

Preterm Newborn Presence Detection in Incubator and Open Bed Using Deep Transfer Learning

International audienceVideo-based motion analysis recently appeared to be a promising approach in neonatal intensive care units for monitoring the state of preterm newborns since it is contact-less and noninvasive. However it is important to remove periods when the newborn is absent or an adult is present from the analysis. In this paper, we propose a method for automatic detection of preterm newborn presence in incubator and open bed. We learn a specific model for each bed type as the camera placement differs a lot and the encountered situations are different between both. We break the problem down into two binary classifications based on deep transfer learning that are fused afterwards: newborn presence detection on the one hand and adult presence detection on the other hand. Moreover, we adopt a strategy of decision intervals fusion in order to take advantage of temporal consistency. We test three deep neural network that were pre-trained on ImageNet: VGG16, MobileNetV2 and InceptionV3. Two classifiers are compared: support vector machine and a small neural network. Our experiments are conducted on a database of 120 newborns. The whole method is evaluated on a subset of 25 newborns including 66 days of video recordings. In incubator, we reach a balanced accuracy of 86%. In open bed, the performance is lower because of a much wider variety of situations whereas less data are available

La simulation obstétricale : du mannequin d'Angélique du Coudray aux Environnements Virtuels. Exemple d'un Simulateur numérique pour l'acquisition de Compétences Non-Techniques

International audienceCet article est divisé en deux parties. La première partie porte sur un état de l'art sur la simulation obstétrique. A partir d'un récapitulatif historique des innovations dans ce domaine, nous présentons les modèles physiques développés depuis la moitié du XVIIème siècle jusqu'aux Environnements Virtuels issus de l'ère de l'informatique et du numérique. Nous présentons dans un second temps un projet de recherche en cours de réalisation, portant sur l'intérêt des Environnements Virtuels pour la formation médicale en général et pour le développement, en situation critique, de Compétences Non-Techniques en particulier (communication, travail collaboratif, etc.). Pour cela, nous avons sélectionné comme objet d'étude une situation d'Hémorragie du Post Partum (HPP). Six scénarios ont été développés sur le logiciel PerinatSims 1 , afin de former les sages-femmes aux Compétences Non-Techniques

Video and audio processing in paediatrics a review

International audienceObjective - Video and sound acquisition and processing technologies have seen great improvements in recent decades, with many applications in the biomedical area. The aim of this paper is to review the overall state of the art of advances within these topics in paediatrics and to evaluate their potential application for monitoring in the neonatal intensive care unit (NICU). Approach - For this purpose, more than 150 papers dealing with video and audio processing were reviewed. For both topics, clinical applications are described according to the considered cohorts-full-term newborns, infants and toddlers or preterm newborns. Then, processing methods are presented, in terms of data acquisition, feature extraction and characterization. Main results - The paper first focuses on the exploitation of video recordings; these began to be automatically processed in the 2000s and we show that they have mainly been used to characterize infant motion. Other applications, including respiration and heart rate estimation and facial analysis, are also presented. Audio processing is then reviewed, with a focus on the analysis of crying. The first studies in this field focused on induced-pain cries and the newest ones deal with spontaneous cries; the analyses are mainly based on frequency features. Then, some papers dealing with non-cry signals are also discussed. Significance - Finally, we show that even if recent improvements in digital video and signal processing allow for increased automation of processing, the context of the NICU makes a fully automated analysis of long recordings problematic. A few proposals for overcoming some of the limitations are given

La simulation obstétricale : du mannequin d'Angélique du Coudray aux Environnements Virtuels. Exemple d'un Simulateur numérique pour l'acquisition de Compétences Non-Techniques

International audienceCet article est divisé en deux parties. La première partie porte sur un état de l'art sur la simulation obstétrique. A partir d'un récapitulatif historique des innovations dans ce domaine, nous présentons les modèles physiques développés depuis la moitié du XVIIème siècle jusqu'aux Environnements Virtuels issus de l'ère de l'informatique et du numérique. Nous présentons dans un second temps un projet de recherche en cours de réalisation, portant sur l'intérêt des Environnements Virtuels pour la formation médicale en général et pour le développement, en situation critique, de Compétences Non-Techniques en particulier (communication, travail collaboratif, etc.). Pour cela, nous avons sélectionné comme objet d'étude une situation d'Hémorragie du Post Partum (HPP). Six scénarios ont été développés sur le logiciel PerinatSims 1 , afin de former les sages-femmes aux Compétences Non-Techniques