Bases statistiques de la stratégie de surveillance du milieu marin. Détection de l'impact induit par l'aménagement du littoral

Autre(s) titre(s) Statistical basis for marine environmental monitoring. Detection of ecological impact of a coastal engineering project
Type Rapport
Date 1988
Langue(s) Français
Référence Rapports scientifiques et techniques de l’Ifremer n° 12 1988 ISSN 0761-3970
Auteur(s) Gros Philippe1
Affiliation(s) 1 : Ifremer, Direction de l'Environnement et des Recherches Océaniques, Centre de Brest, F-29280 Plouzané, France
Editeur Ifremer
Mot-Clé(s) stratégie de surveillance, tests d'hypothèses, statistique paramétrique - non paramétrique - robuste, techniques de rééchantillonnage
Résumé

Le rapport présente les éléments fondamentaux nécessaires à la définition et à la mise en œuvre d'un protocole de surveillance du milieu marin au voisinage d'un aménagement de la façade littorale. L'objectif est de montrer comment doivent être appliqués dans ce contexte les tests d'hypothèses ; à cet égard, le premier chapitre rappelle que l'étape prioritaire est celle de la définition rigoureuse de l'alternative (opposée à 1 'hypothèse nulle d'absence d'impact,) i.e. de l'ampleur et de la nature de l’éventuelle modification de 1 'écosystème devant être testée. Ce préalable autorise en particulier à déterminer l'effort d'échantillonnage qu'il convient d'engager pour statuer sur l'effet de l'aménagement avec des probabilités d'erreur fixées a priori. La première stratégie examinée de ce point de vue est celle qui vise à détecter une différence entre les deux situations consécutives : l'avant vs. après aménagement. La puissance de la comparaison paramétrique usuelle est d'abord calculée sous les hypothèses de normalité et d ' homoscédasticité , et des solutions approchées sont ensuite proposées pour le cas où existe une dépendance stochastique entre moyenne et variance. Les limites du domaine d'application de la démarche paramétrique étant soulignées, le second chapitre est consacré au traitement des données acquises selon la même stratégie à l'aide d'une méthode non paramétrique. Le troisième chapitre expose une stratégie différente, élaborée pour déceler l'influence spatiale de l'impact : les observations sont saisies simultanément d ' une part dans le champ proche .de l’aménagement ("zone impactée"), et d'autre part dans un secteur voisin mais indemne de toute perturbation imputable à ce même aménagement ("zone témoin"). Pour ce protocole est considérée une gamme de techniques qui conduisent à des inférences statistiques tributaires d’un corps d’hypothèses plus ou moins restrictif : ainsi sont présentées la solution classique, la procédure non paramétrique, et enfin la construction par ré échantillonnage (bootstrap ) d 'un intervalle de confiance attaché à l'estimation robuste d'une valeur centrale. Au quatrième chapitre sont discutés les choix concrets essentiels : celui de la variable indicative ( i.e. , la caractéristique de l'écosystème la plus adéquate à la formulation d'un diagnostic), celui des échelles d'observation spatio-temporelles, et celui du critère d'optimalité , permettant de quantifier le meilleur rapport coût/précision d’une stratégie. Un protocole est en outre proposé, qui permet de traiter conjointement les deux aspects de l'impact (temporel et spatial) envisagés séparément aux chapitres précédents.

Résumé en anglais

This report is devoted to the problem of testing statistical hypotheses within the general framework of impact assessment. For any given engineering project in the coastal area, the aim is to supply some rules for the definition and implementation of an ecological survey program, which must be designed to have a specified probability of detecting a predicted change of specified nature and magnitude. In the first chapter, it is thus remembered that the main step is to identify the distinguishing ecological feature between "reference" and "affected" states, i.e. the difference between the null and alternative hypotheses respectively. Power calculations are then performed for the usual parametric test of comparison between two periods: pre-operational and operational; this approach corresponds to the so-called "before vs.. after strategy". Approximate solutions are also provided when the data do not match the classical assumption of homoscedasticity, and exhibit a stochastic variance-mean relationship. In the second chapter, the limits of reliability of parametric procedures are outlined. The non-parametric treatment of data collected according to the same strategy is set out. The "impacted area vs. control area strategy" constitutes the topic of the third chapter. The purpose is to assess the spatial component of impact ; accordingly, paired observations are sampled at control and affected stations. Several methods of statistical inference are presented; they can be distinguished by the broadness of the required basic assumptions: the classical solution, the nonparametric procedure, and the use of a resampling technique (the bootstrap) for constructing a confidence interval of a robust location estimate. Three fundamental options are discussed in the fourth chapter: (i)the choice of the diagnostic variable ; (ii)the choice of the spatiotemporal scales of observation ; and (iii)the choice of the objective function for optimizing the allocation of sampling (cost-power tradeoff). Guidelines are given for the definition of a monitoring strategy taking simultaneously location (impact vs. control) and condition (before vs. after) into account.

Texte intégral
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Comment citer 

Gros Philippe (1988). Bases statistiques de la stratégie de surveillance du milieu marin. Détection de l'impact induit par l'aménagement du littoral. Rapports scientifiques et techniques de l’Ifremer n° 12 1988 ISSN 0761-3970. https://archimer.ifremer.fr/doc/00431/54250/