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Jonathan Jalbert
B.Ing. (Polytechnique Montréal), M.Sc. (INRS), Ph.D. (Université Laval and Grenoble INP ENSE3), Postdoctorate (McGill)

Research interests and affiliations

Research interests
  • La théorie des valeurs extrêmes multidimensionnelles appliquée aux variables environnementales.
  • Le traitement de grands jeux données issus des modèles climatiques.
  • Les risques d'inondation présent et futur.
  • La vulnérabilité des infrastructures existantes face au risque climatique.
  • La mise à jour des critères de dimensionnement en climat non stationnaire.

Spécialisation

  • Théorie des valeurs extrêmes.
  • Théorie de la décision bayésienne.
  • Statistique spatiale.
  • Hydrologie.

 

Description du programme de recherche

Au Canada, les catastrophes naturelles les plus répandues sont les inondations et les feux de forêt. Les conditions météorologiques extrêmes sont en majeure partie responsable de ces catastrophes. Elles sont d’ailleurs plus fréquentes depuis les vingt dernières années et il est d’ailleurs attendu que cette tendance se poursuivra en raison des changements climatiques. De plus, certains types de catastrophe historiquement non présents au Canada pourront potentiellement faire leur apparition dans un avenir rapproché. C’est le cas notamment des vagues de chaleur sévères et des épisodes prolongés de smog. L’exposition à ces catastrophes naturelles constitue un enjeu majeur pour la sécurité du public, pour la pérennité des infrastructures et pour l’économie canadienne. Mon programme de recherche s’inscrit dans une vision de réduction de la vulnérabilité de la société face aux aléas du climat. Le développement d’outils pour le dimensionnement des infrastructures, le développement de produits d’assurance pour compenser les sinistrés et en la suggestion de politiques gouvernementales permettant de réduire l’exposition des citoyens constituent les axes privilégiés de mon programme de recherche.

 

Projets de recherche en cours

Production des courbes Intensité-Durée-Fréquence pour les précipitations au Canada

Au Canada, les courbes IDF faisant actuellement figure d’autorité sont produites par Environnement et Changement climatique Canada (ECCC). Ces courbes ne sont disponibles qu’aux sites occupés par une station pluviométrique. Étant donné la faible densité du réseau des stations, les ingénieurs sont souvent contraints d’utiliser une courbe IDF située à plusieurs dizaines ou centaines de kilomètres du site d’intérêt. L’utilisation d’une courbe IDF éloignée a pour conséquences de négliger l’effet de l’hétérogénéité spatiale des précipitations. Un des objectifs du projet consiste à modéliser la dépendance spatiale des précipitations extrêmes au Canada. Cette modélisation permettra d’estimer les courbes IDF en n’importe quel site, qu’il y ait présence ou non d’une station pluviométrique. Un autre objectif du programme de recherche consiste à introduire l’effet des changements climatiques dans les courbes IDF pour le climat futur. Les changements climatiques induiront vraisemblablement un changement des précipitations intenses. Les courbes IDF, qui sont utilisées pour dimensionner les infrastructures, devraient inclurent une estimation des changements anticipés de façon à ce que la probabilité de défaillance de l’infrastructure soit contrôlée tout au long de sa durée de vie.

 

Analyse fréquentielle intégratrice

Le sud-est du Canada a été touché par deux inondations printanières massives survenues au printemps en 2017 et 2019, entraînant des dommages coûteux. Dans cette partie du monde, le changement climatique a principalement deux effets opposés sur les inondations printanières, avec une augmentation simultanée des précipitations printanières et une diminution de la couverture neigeuse. L'intensité et même le signe de l'effet global résultant varient dans l'espace et dans le temps et sont incertains en raison des incertitudes dans la modélisation du futur hydro-climatique. En outre, les observations sur les débits des cours d'eau font souvent défaut, une grande partie des bassins en jeu n'étant pas jaugée. Le gouvernement provincial a demandé une mise à jour des cartes de risque d'inondation utilisées à des fins réglementaires à travers le Québec, qui prennent en compte les changements climatiques et exploitent au mieux les informations et les données disponibles. Cette demande concrète, comme de nombreuses requêtes similaires dans le contexte de la prise de décision en matière d’adaptation au changement climatique, soulève deux questions théoriques essentielles: (i) comment traiter les différentes sources d’incertitude en jeu (variabilité naturelle, incertitude observationnelle, incertitude liée au changement climatique) de manière intégrée ? (ii) comment traiter la non-stationnarité dans la définition et le calcul des niveaux de retour associés à une période de retour ? Ce projet propose des développements méthodologiques pour répondre à ces deux questions, puis les implémentera sur un vaste ensemble de simulations hydro-climatiques afin de produire les niveaux de retour qui seront utilisés pour générer les cartes actualisées des inondations du Québec demandées par le gouvernement. 

 

Modélisation des surverses occasionnées par les précipitations et développement d’outils adaptés aux besoins de la Ville de Montréal

La contamination fécale des eaux de surface constitue l’une des premières causes de maladies d’origine hydrique dans les pays industrialisés et dans les pays en voie de développement. En zone urbaine, la contamination fécale provient majoritairement des débordements des réseaux d’égouts combinés. Lors de précipitations, l’eau pluviale entre dans le réseau d’égouts et se mélange à l’eau sanitaire pour être acheminée vers la station d’épuration. Si l’intensité des précipitations dépasse la capacité de transport du réseau, le mélange des eaux pluviales et sanitaires est alors directement rejeté dans le milieu récepteur sans passer par la station d’épuration. Ces débordements constituent un risque environnemental et un enjeu de santé publique. À l’heure actuelle, les caractéristiques des événements pluvieux occasionnant des surverses sont incertaines. Ce projet de recherche vise à tirer profit des données sur les surverses récemment rendues publiques par la Ville de Montréal pour caractériser les événements de précipitations occasionnant des surverses sur son territoire. Cette caractérisation permettra, d’une part, d’estimer le nombre de surverses attendues pour le climat projeté des prochaines décennies. D’autre part, elle sera utilisée pour dimensionner les mesures de mitigation, tels que les bassins de rétention et les jardins de pluie.

    Expertise type(s) (NSERC subjects)
    • 3004 Applied statistics
    • 2805 Learning and inference theories
    • 3007 Stochastic processes

    Publications

    Recent publications
    Journal article
    Gamet, P. & Jalbert, J. (2022). A flexible extended generalized Pareto distribution for tail estimation. Environmetrics, 33(6), 20 pages. Retrieved from https://doi.org/10.1002/env.2744
    Journal article
    Jalbert, J., Genest, C. & Perreault, L. (2022). Interpolation of Precipitation Extremes on a Large Domain Toward IDF Curve Construction at Unmonitored Locations. Journal of Agricultural, Biological and Environmental Statistics, 26 pages. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s13253-022-00491-5
    Journal article
    Yue, L., Heuzey, M.-C., Jalbert, J. & Lévesque, M. (2022). On the parameters identification of three-dimensional aging-temperature-dependent viscoelastic solids through a Bayesian approach. Mechanics of Time-Dependent Materials, 23 pages. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s11043-022-09564-x
    Journal article
    Yue, L., Jalbert, J., Heuzey, M.-C. & Lévesque, M. (2022). On the strain measurement for thermoplastics with bi-axial extensometer in thermo-mechanical testing: A case of characterizing temperature and physical aging effects on polycarbonate. Experimental Mechanics, 9 pages. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s11340-022-00890-2

    Biography

    Je suis professeur au département de mathématiques et de génie industriel de Polytechnique Montréal depuis 2017. C'est un retour à Polytechnique puisque j'ai commencé mon baccalauréat en génie physique en 2003. Je fut intéressé aux enjeux environnementaux au cours de cette formation ce qui m'a poussé à compléter des stages d'été à Ouranos, un lieu de concertation permettant à la société québécoise de mieux s'adapter à l'évolution du climat. À la fin du baccalauréat, j'ai complété une maîtrise en sciences de l'eau à l'INRS sous la supervision d'Anne-Catherine Favre et de Michel Slivitzky pour appronfondir mes connaissance en hydrologie. Par la suite, j'ai effectué un doctorat en cotutelle en mathématiques à l'Université Laval et en sciences de la terre, de l’univers et de l’environnement de l'Institut polytechnique de Grenoble sous la upervision d'Anne-Catherine Favre, Claude Bélisle et Jean-François Angers. C'est à ce moment que je me suis spécialisé à la statistique appliquée aux problèmes environnementaux. J'ai ensuite fait un postdoctorat à McGill en statistique sous la supervision de Christian Genest et de Johanna Nešlehová. Mes travaux de recherche à Polytechnique Montréal concerne principalement les extrêmes climatiques, mais aussi plus généralement, la statistique appliquée aux sciences du climat.

    Teaching

    MTH3302 - Méthodes probabilistes et statistiques pour l'intelligence artificielle.

     

    Supervision at Polytechnique

    IN PROGRESS

    • Ph.D. (2)

      • Alexandre, Duy Anh.
      • Lingyu, Yue (codirection). Numerical predictive tools for the long-term properties of thermoplastic composites.
    • Master (thesis) (7)

      • Paoli, Auguste.
      • Martin, Anne.
      • Boivin, Pierre-Luc.
      • Basanets, Anastasiya Olek.
      • Guillon, Léo. Intensity-Duration-Frequency curves development in Costa Rica.
      • Alexandre, Duy Anh. Frequency analysis of projected streamflows in southern Quebec.
      • Mathivon, Paul. Modeling the duration dependence of rainfall intensity-duration-frequency curves.

    COMPLETED

    • Master's Thesis (6)

      • Gobeil, G. (2021). Développement d’une méthode de post-traitement adaptée aux valeurs extrêmes pour les précipitations simulées par un modèle climatique (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/9166/
      • Jebali, R. (2021). Estimation des courbes de tarage et de leurs incertitudes pour les cours d’eau du Québec méridional (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/9931/
      • Gamet, P. (2020). Modélisation statistique de l'intensité, de la durée et de la fréquence des vagues de chaleur simulées par les modèles numériques de climat (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/6269/
      • Rahhali, I. (2020). Aide au choix d'une solution optimale sur un front Pareto à l'aide de méthodes de groupement (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/5407/
      • Tocco, H.-M. (2020). Predicting Time to Next Better Offer for a Kidney Transplant Candidate Based on Marked Point Process (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/5526/
      • Nolet-Gravel, É. (2019). Changements projetés des précipitations extrêmes au Québec (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/4096/