Prise en compte de la multiscalarité dans la modélisation économique de la vulnérabilité aux inondations. Apport d'un modèle multi-agent appliqué aux systèmes coopératifs viticoles

Harming consequences of floods in societal systems are the likely consequence of socioeconomic factors. New practices in flood damage prevention have moved away from the implementation of structural measures, embracing as well non-structural measures that integrate ecosystem services, taking advantage of the ecosystems’ potential to prevent, regulate and scale down water-related hazards. This shift, even though it pursues higher levels of risk prevention, damage reduction and economic sustainability, is increasing the exposure of rural and farming areas for greater protection of urban and industrial ones. But agricultural sectors have in fact singular structural patterns that make them particularly vulnerable to income and cash flow shifts. Moreover, agriculture is increasingly considered as a complex Socio-ecological system (SES), formed by the ensemble of farming activities, territory, environment, and the relations established among these three elements. As such, there might exist factors that, acting along several scales, play a fundamental role in the determination of the vulnerability of the agricultural system.Insofar farm-type discrimination is essential to provide reliable assessments of impacts and vulnerabilities, this dissertation focuses on wine production and proposes a microeconomic study of the cooperative winemaking system (CWS). This system exhibits features that characterize it as a SES. Thus, we seek to study to what extent the integration of several scales of analysis contributes to the detection, understanding and characterization of the drivers of vulnerability of a CWS to flood hazards. We consider vulnerability as an intrinsic property of any element/system that depends on the sensitivity to suffer harm and the capacity to cope in the aftermath of the hazard. Accordingly, we can evaluate and asses the vulnerability of a system and its drivers through the estimation of flood damages.We propose and build a novel model for the assessment of flood damages of a CWS (the COOPER model), based on data elicited from two study cases in southern France: Aude and Var counties. To develop the COOPER model weuse an agent-based model approach, which enables us to describe the system from the bottom-up identifying the entities of interest, their interactions and the environment in which they take place.The use of the COOPER model as laboratory for the ex-ante assessment of damages of multiple flood events highlights, despite scales the importance of the correct identification of interactions between elements in the system. Their misidentification may lead to either the overestimation or the underestimation of damages, thus vulnerability of the system. Furthermore, the possibility to describe in detail both agents and rules within the productive system, together with the presence of explicit interactions, enable us to identify and estimate the weight that different significant factors have in the susceptibility of the system to suffer harm or the capacity to cope with the consequences of the a flood hazard.Les conséquences néfastes des inondations sur la société sont le résultat probable de facteurs socio-économiques. Les nouvelles pratiques en matière de prévention des dommages causés par les inondations se sont éloignées de la mise en œuvre de mesures structurelles pour inclure également des mesures non structurelles. Ces derniers intègrent, entre autres, les services des écosystèmes, exploitant ainsi le potentiel des écosystèmes pour prévenir, réguler et réduire les risques liés aux inondations. Ce changement, même s’il poursuit des niveaux plus élevés de prévention des risque et des dommages, ainsi qu’une volonté de durabilité économique, renforce la protection des zones urbaines et industrielles au détriment des zones rurales et agricoles (plus exposées). Mais les secteurs agricoles ont en réalité des structures singulières qui les rendent particulièrement vulnérables aux fluctuations des revenus et des cash flows. L’agriculture est aussi de plus en plus considérée comme un système socio-écologique complexe (SES), constitué de l’ensemble des activités agricoles, du territoire, de l’environnement et des relations établies entre ces trois éléments. En tant que tels, il existe des facteurs qui, à plusieurs niveaux, jouent un rôle fondamental dans la détermination de la vulnérabilité du système agricole.Dans la mesure où la discrimination entre les types d’exploitations est essentielle pour fournir des évaluations des impacts et des vulnérabilités fiables, cette thèse se concentre sur la production de vin et propose une étude micro-économique du Système Coopératif de Vinification (SCV). Ce système présente des caractéristiques qui le caractérisent comme une SES. Nous cherchons donc à étudier dans quelle mesure l’intégration de plusieurs échelles d’analyse contribuent à la détection, à la compréhension et à la caractérisation des facteurs de vulnérabilité d’un SCV aux inondations. Nous considérons la vulnérabilité comme une propriété intrinsèque de tout élément/système qui dépend de la sensibilité à subir des dommages et de la capacité à faire face aux conséquences de l’aléa. En conséquence, nous pouvons évaluer la vulnérabilité d’un système et de ses facteurs déterminants grâce à l’estimation des dommages causés par les inondations..Nous proposons et construisons un nouveau modèle d’évaluation des dommages aux inondations pour le SCV (modèle COOPER), basé sur des données obtenues de deux cas d’étude dans le Sud de la France : les départements de l’Aude et du Var. Pour développer le modèle COOPER, nous utilisons une approche multiagent qui nous permet de faire une description du système "bottom-up", en identifiant les entités clés, leurs interactions et l’environnement dans lequel elles se déroulent.L’utilisation du modèle COOPER comme laboratoire d’évaluation ex-ante des dommages causés par de multiples inondations met en évidence l’importance d’une identification correcte des interactions entre les éléments du système. Si les interactions ne sont pas bien identifiées, les dommages sur le système (et par autant la vulnérabilité) peuvent soit être surestimés, soit sous-estimés. Aussi, la possibilité de décrire en détail les agents et les règles du système productif, ainsi que la présence d’interactions explicites, nous permettent d’identifier et d’estimer le poids que différents facteurs significatifs ont dans la susceptibilité du système à subir un préjudice ou la capacité à faire face aux conséquences d’un risque d’inondation

Prise en compte de la multiscalarité dans la modélisation économique de la vulnérabilité aux inondations. Apport d'un modèle multi-agent appliqué aux systèmes coopératifs viticoles

Harming consequences of floods in societal systems are the likely consequence of socioeconomic factors. New practices in flood damage prevention have moved away from the implementation of structural measures, embracing as well non-structural measures that integrate ecosystem services, taking advantage of the ecosystems’ potential to prevent, regulate and scale down water-related hazards. This shift, even though it pursues higher levels of risk prevention, damage reduction and economic sustainability, is increasing the exposure of rural and farming areas for greater protection of urban and industrial ones. But agricultural sectors have in fact singular structural patterns that make them particularly vulnerable to income and cash flow shifts. Moreover, agriculture is increasingly considered as a complex Socio-ecological system (SES), formed by the ensemble of farming activities, territory, environment, and the relations established among these three elements. As such, there might exist factors that, acting along several scales, play a fundamental role in the determination of the vulnerability of the agricultural system.Insofar farm-type discrimination is essential to provide reliable assessments of impacts and vulnerabilities, this dissertation focuses on wine production and proposes a microeconomic study of the cooperative winemaking system (CWS). This system exhibits features that characterize it as a SES. Thus, we seek to study to what extent the integration of several scales of analysis contributes to the detection, understanding and characterization of the drivers of vulnerability of a CWS to flood hazards. We consider vulnerability as an intrinsic property of any element/system that depends on the sensitivity to suffer harm and the capacity to cope in the aftermath of the hazard. Accordingly, we can evaluate and asses the vulnerability of a system and its drivers through the estimation of flood damages.We propose and build a novel model for the assessment of flood damages of a CWS (the COOPER model), based on data elicited from two study cases in southern France: Aude and Var counties. To develop the COOPER model weuse an agent-based model approach, which enables us to describe the system from the bottom-up identifying the entities of interest, their interactions and the environment in which they take place.The use of the COOPER model as laboratory for the ex-ante assessment of damages of multiple flood events highlights, despite scales the importance of the correct identification of interactions between elements in the system. Their misidentification may lead to either the overestimation or the underestimation of damages, thus vulnerability of the system. Furthermore, the possibility to describe in detail both agents and rules within the productive system, together with the presence of explicit interactions, enable us to identify and estimate the weight that different significant factors have in the susceptibility of the system to suffer harm or the capacity to cope with the consequences of the a flood hazard.Les conséquences néfastes des inondations sur la société sont le résultat probable de facteurs socio-économiques. Les nouvelles pratiques en matière de prévention des dommages causés par les inondations se sont éloignées de la mise en œuvre de mesures structurelles pour inclure également des mesures non structurelles. Ces derniers intègrent, entre autres, les services des écosystèmes, exploitant ainsi le potentiel des écosystèmes pour prévenir, réguler et réduire les risques liés aux inondations. Ce changement, même s’il poursuit des niveaux plus élevés de prévention des risque et des dommages, ainsi qu’une volonté de durabilité économique, renforce la protection des zones urbaines et industrielles au détriment des zones rurales et agricoles (plus exposées). Mais les secteurs agricoles ont en réalité des structures singulières qui les rendent particulièrement vulnérables aux fluctuations des revenus et des cash flows. L’agriculture est aussi de plus en plus considérée comme un système socio-écologique complexe (SES), constitué de l’ensemble des activités agricoles, du territoire, de l’environnement et des relations établies entre ces trois éléments. En tant que tels, il existe des facteurs qui, à plusieurs niveaux, jouent un rôle fondamental dans la détermination de la vulnérabilité du système agricole.Dans la mesure où la discrimination entre les types d’exploitations est essentielle pour fournir des évaluations des impacts et des vulnérabilités fiables, cette thèse se concentre sur la production de vin et propose une étude micro-économique du Système Coopératif de Vinification (SCV). Ce système présente des caractéristiques qui le caractérisent comme une SES. Nous cherchons donc à étudier dans quelle mesure l’intégration de plusieurs échelles d’analyse contribuent à la détection, à la compréhension et à la caractérisation des facteurs de vulnérabilité d’un SCV aux inondations. Nous considérons la vulnérabilité comme une propriété intrinsèque de tout élément/système qui dépend de la sensibilité à subir des dommages et de la capacité à faire face aux conséquences de l’aléa. En conséquence, nous pouvons évaluer la vulnérabilité d’un système et de ses facteurs déterminants grâce à l’estimation des dommages causés par les inondations..Nous proposons et construisons un nouveau modèle d’évaluation des dommages aux inondations pour le SCV (modèle COOPER), basé sur des données obtenues de deux cas d’étude dans le Sud de la France : les départements de l’Aude et du Var. Pour développer le modèle COOPER, nous utilisons une approche multiagent qui nous permet de faire une description du système "bottom-up", en identifiant les entités clés, leurs interactions et l’environnement dans lequel elles se déroulent.L’utilisation du modèle COOPER comme laboratoire d’évaluation ex-ante des dommages causés par de multiples inondations met en évidence l’importance d’une identification correcte des interactions entre les éléments du système. Si les interactions ne sont pas bien identifiées, les dommages sur le système (et par autant la vulnérabilité) peuvent soit être surestimés, soit sous-estimés. Aussi, la possibilité de décrire en détail les agents et les règles du système productif, ainsi que la présence d’interactions explicites, nous permettent d’identifier et d’estimer le poids que différents facteurs significatifs ont dans la susceptibilité du système à subir un préjudice ou la capacité à faire face aux conséquences d’un risque d’inondation

Structural change in Tagus River basin. Discussing the "Eighties Effect"

International audienceThis paper aims to discuss the existence of the so-called ”Eighty effect”. This phenomenon refers to the general decline in river flows in the Spanish headwaters until the 1980s. We chose the Tagus River Basin as a case study for several important reasons: it is subject to certain increasing demands as well as environmental objectives; it is under the constraints imposed by the Albufeira International Agreement, and it is the origin of water transfers to other basins, ensuring water supply for urban, agricultural and ecological purposes. In the context of multiple demands and potentially decreasing levels, a clear understanding of existing water supply is essential to ensure its proper management. To promote this crucial understanding, we use recognized statistical methods in economics and hydrology, such as Time Series Analysis, intervention analysis and structural change contrasts. The empirical evidence found shows clearly a level shift in flows form Tagus sources

Structural change in Tagus River basin. Discussing the "Eighties Effect"

International audienceThis paper aims to discuss the existence of the so-called ”Eighty effect”. This phenomenon refers to the general decline in river flows in the Spanish headwaters until the 1980s. We chose the Tagus River Basin as a case study for several important reasons: it is subject to certain increasing demands as well as environmental objectives; it is under the constraints imposed by the Albufeira International Agreement, and it is the origin of water transfers to other basins, ensuring water supply for urban, agricultural and ecological purposes. In the context of multiple demands and potentially decreasing levels, a clear understanding of existing water supply is essential to ensure its proper management. To promote this crucial understanding, we use recognized statistical methods in economics and hydrology, such as Time Series Analysis, intervention analysis and structural change contrasts. The empirical evidence found shows clearly a level shift in flows form Tagus sources

Prise en compte de la multiscalarité dans la modélisation économique de la vulnérabilité aux inondations. Apport d'un modèle multi-agent appliqué aux systèmes coopératifs viticoles

Harming consequences of floods in societal systems are the likely consequence of socioeconomic factors. New practices in flood damage prevention have moved away from the implementation of structural measures, embracing as well non-structural measures that integrate ecosystem services, taking advantage of the ecosystems’ potential to prevent, regulate and scale down water-related hazards. This shift, even though it pursues higher levels of risk prevention, damage reduction and economic sustainability, is increasing the exposure of rural and farming areas for greater protection of urban and industrial ones. But agricultural sectors have in fact singular structural patterns that make them particularly vulnerable to income and cash flow shifts. Moreover, agriculture is increasingly considered as a complex Socio-ecological system (SES), formed by the ensemble of farming activities, territory, environment, and the relations established among these three elements. As such, there might exist factors that, acting along several scales, play a fundamental role in the determination of the vulnerability of the agricultural system.Insofar farm-type discrimination is essential to provide reliable assessments of impacts and vulnerabilities, this dissertation focuses on wine production and proposes a microeconomic study of the cooperative winemaking system (CWS). This system exhibits features that characterize it as a SES. Thus, we seek to study to what extent the integration of several scales of analysis contributes to the detection, understanding and characterization of the drivers of vulnerability of a CWS to flood hazards. We consider vulnerability as an intrinsic property of any element/system that depends on the sensitivity to suffer harm and the capacity to cope in the aftermath of the hazard. Accordingly, we can evaluate and asses the vulnerability of a system and its drivers through the estimation of flood damages.We propose and build a novel model for the assessment of flood damages of a CWS (the COOPER model), based on data elicited from two study cases in southern France: Aude and Var counties. To develop the COOPER model weuse an agent-based model approach, which enables us to describe the system from the bottom-up identifying the entities of interest, their interactions and the environment in which they take place.The use of the COOPER model as laboratory for the ex-ante assessment of damages of multiple flood events highlights, despite scales the importance of the correct identification of interactions between elements in the system. Their misidentification may lead to either the overestimation or the underestimation of damages, thus vulnerability of the system. Furthermore, the possibility to describe in detail both agents and rules within the productive system, together with the presence of explicit interactions, enable us to identify and estimate the weight that different significant factors have in the susceptibility of the system to suffer harm or the capacity to cope with the consequences of the a flood hazard.Les conséquences néfastes des inondations sur la société sont le résultat probable de facteurs socio-économiques. Les nouvelles pratiques en matière de prévention des dommages causés par les inondations se sont éloignées de la mise en œuvre de mesures structurelles pour inclure également des mesures non structurelles. Ces derniers intègrent, entre autres, les services des écosystèmes, exploitant ainsi le potentiel des écosystèmes pour prévenir, réguler et réduire les risques liés aux inondations. Ce changement, même s’il poursuit des niveaux plus élevés de prévention des risque et des dommages, ainsi qu’une volonté de durabilité économique, renforce la protection des zones urbaines et industrielles au détriment des zones rurales et agricoles (plus exposées). Mais les secteurs agricoles ont en réalité des structures singulières qui les rendent particulièrement vulnérables aux fluctuations des revenus et des cash flows. L’agriculture est aussi de plus en plus considérée comme un système socio-écologique complexe (SES), constitué de l’ensemble des activités agricoles, du territoire, de l’environnement et des relations établies entre ces trois éléments. En tant que tels, il existe des facteurs qui, à plusieurs niveaux, jouent un rôle fondamental dans la détermination de la vulnérabilité du système agricole.Dans la mesure où la discrimination entre les types d’exploitations est essentielle pour fournir des évaluations des impacts et des vulnérabilités fiables, cette thèse se concentre sur la production de vin et propose une étude micro-économique du Système Coopératif de Vinification (SCV). Ce système présente des caractéristiques qui le caractérisent comme une SES. Nous cherchons donc à étudier dans quelle mesure l’intégration de plusieurs échelles d’analyse contribuent à la détection, à la compréhension et à la caractérisation des facteurs de vulnérabilité d’un SCV aux inondations. Nous considérons la vulnérabilité comme une propriété intrinsèque de tout élément/système qui dépend de la sensibilité à subir des dommages et de la capacité à faire face aux conséquences de l’aléa. En conséquence, nous pouvons évaluer la vulnérabilité d’un système et de ses facteurs déterminants grâce à l’estimation des dommages causés par les inondations..Nous proposons et construisons un nouveau modèle d’évaluation des dommages aux inondations pour le SCV (modèle COOPER), basé sur des données obtenues de deux cas d’étude dans le Sud de la France : les départements de l’Aude et du Var. Pour développer le modèle COOPER, nous utilisons une approche multiagent qui nous permet de faire une description du système "bottom-up", en identifiant les entités clés, leurs interactions et l’environnement dans lequel elles se déroulent.L’utilisation du modèle COOPER comme laboratoire d’évaluation ex-ante des dommages causés par de multiples inondations met en évidence l’importance d’une identification correcte des interactions entre les éléments du système. Si les interactions ne sont pas bien identifiées, les dommages sur le système (et par autant la vulnérabilité) peuvent soit être surestimés, soit sous-estimés. Aussi, la possibilité de décrire en détail les agents et les règles du système productif, ainsi que la présence d’interactions explicites, nous permettent d’identifier et d’estimer le poids que différents facteurs significatifs ont dans la susceptibilité du système à subir un préjudice ou la capacité à faire face aux conséquences d’un risque d’inondation

Application of the methodology for damage assessment based on interior flood characteristics to field cases studies: Deliverable D2d2 of DEUFI reseach project

This research report showcases the application of the methodologies proposed in the research report "Methodology for damage assessment based on interior flood characteristics" to two field cases at district level and 2 archetypical blueprints at building level. The goal is twofold: one, to test the methodologies, and two, to evaluate the contribution of the methodologies to flood damage assessment

Tropical Cyclones and Fertility : New Evidence from Madagascar

Does exposure to tropical cyclones affect fertility? This paper tackles this issue byexploiting geolocated microdata from the Malagasy Demographic and Health Surveytogether with wind field data generated by tropical cyclones hitting Madagascar duringthe 1985-2009 period. The mothers’ fertility history available in the microdata allowsus to construct a panel dataset indicating if a mother gave birth during a given yearand if she has been exposed to a tropical cyclone. By means of panel regressions, thatallows a full control of unobserved heterogeneities, we then estimate the causal effect oftropical cyclone shocks on female likelihood of giving birth. We find evidence that theeffect of tropical cyclone exposure on motherhood is significantly negative. In particular,being exposed to wind speed of 100 km/h implies a fall in the probability of giving birthof 25.6 points in the current year together with further decline of 5.9 and 2.0 pointsrespectively one and two years after being exposed. Alternative specifications of ourbaseline model provide further insights. First, we find mixed evidence of intensificationeffects. Second, we find no evidence of non-linearities in the effect. Third, the negativeeffect is stronger before 1998. Fourth, the effect of tropical cyclone on motherhood ispersistent since in an extended model estimated coefficients are significantly negativeup to seven years after being exposed. The estimated effect is shown to be robust tothe use of alternative formulation of the wind speed variable but also to an alternativetreatment of geolocated data

Flood impact assessment in urban context. How important is it to couple hydraulic and economic models at a fine scale?

International audience<div> <div>Estimating the impacts of flooding in urban areas is of primary importance when qualifying the exposure of territories. One of the difficulties encountered is that the processes at stake involve fine scales (building scale). Classical hydraulic approaches of urban floods consider buildings as obstructions to water flow, without taking into account the flow exchanges between streets and buildings. However, according to the literature, it seems necessary for characterizing material damage and human exposure in terms of buildings' dangerousness.</div> <br><div>Regarding the estimation of material damage, it is usual to assume that the water levels inside and outside the buildings are the same. This practice does not take into account the hydrostatic effects of flooding. As flood damage functions are very elastic with respect to water levels, especially in the lower values, relatively small differences in water levels can lead to large differences in the assessment of material damage. For these reasons, not taking into account the flow exchanges between streets and buildings may introduce a bias in the estimation of property damage.</div> <br><div>We propose to analyse how fine-scale approaches (building,) taking into account flows, can influence the characterization of material damage at a larger scale (district). We use the Richelieu district of the city of Nîmes, in the south of France to illustrate our work, taking as reference the 1988 event. We couple hydraulic and economic models to simulate water depths following i) a classical approach of building treatment and ii) an alternative approach explicitly taking into account street-building flow exchanges. The simulated water depths are then fed to the economic model, allowing us to determine, by comparing scenarios, possible bias and its magnitude.</div> <br><div>The Preliminary results show significant differences in water levels inside buildings compared to outside. In terms of damage, at the district level, not taking into account street-building flows leads to an overestimation of material damage. These results invite us to carry out complementary analyses at higher levels of resolution, by considering the dynamics of the flows inside the buildings and their repercussion in terms of material damage but also of danger.</div> </div&gt

Flood impact assessment in urban settings with porous buildings. Insights from a fine-scale hydraulic-economic model

Classical hydraulic approaches of urban floods consider buildings as obstructions to water flow, without considering the flow exchanges between streets and buildings. Since the hydraulic behavior within the building is not considered, there exists a gap on the available information regarding the fine characterization of material damage and human exposure within buildings. Because of this gap, damage estimation usually assumes that the floodwater depths inside and outside the buildings are the same. However, as flood damage functions are very elastic with respect to floodwater depth, especially in the lower values, relatively small differences in water depth can lead to large differences in the assessment of material damage. Not considering street-building flow exchanges might be introducing a bias in the estimation of property damage. In this paper, we propose to analyse how fine-scale hydraulic and economic modelling approaches considering street-building flows can influence the characterization of material damage at a larger scale (district). To do so, we couple a hydraulic model with an economic model to simulate water depths and to estimate flood damage under: i) a classical approach using non-porous buildings and ii) an alternative approach explicitly considering street-building flow exchanges. The results obtained show rather notable differences in floodwater depth and economic damage at both building and district level