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

Intérêts de recherche et affiliations

Intérêts de recherche
  • 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. 

Précipitations maximales probables

Les ingénieurs dimensionnent les infrastructures exposées aux aléas du climat en utilisant les précipitations maximales probables (PMP). Les PMP sont généralement estimées avec la quantité maximale d’eau précipitable dans une tempête. Or, cette estimation présente des problématiques entre autres quant à sa précision : elle est basée sur une analyse de tempetes afin d’etablir les courbes de type hauteur-durée-superficie. Cependant, l’évaluation de l’humidité ainsi que de l’eau précipitable contenues dans l’atmosphère sont difficiles à obtenir en utilisant uniquement les données empiriques des stations météorologiques. Cet axe de recherche se concentre sur la définition et l’estimation des précipitations maximales probables. Une nouvelle définition des PMP en adéquation avec la théorie des valeurs extrêmes est recherchée. La théorie des valeurs extrêmes constitue une branche des statistiques qui regroupe un ensemble de théorèmes et de méthodes examinant les valeurs dans les queues de distribution de probabilité.

Sachant que les événements de précipitations extrêmes (ponctuels) sont exacerbés par les bouleversements climatiques (longue période), il sera nécessaire de non seulement mettre à jour le calcul des PMP actuelles, mais aussi de développer une estimation de leur évolution dans le temps en fonction du climat afin de considérer les PMP futures. Ainsi, cet axe rejoint une série de travaux effectués par plusieurs spécialistes en sciences du climat et permettra aux décideurs gouvernementaux, aux chercheurs et aux divers intervenants de bénéficier d’une information renouvelée et actualisable. Celle-ci est essentielle à la conception d’ouvrages résilients et l’élaboration de politiques publiques éclairées et novatrices permettant de s’adapter aux conséquences des changements climatiques.

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.

Allocation des reins d'un donneur décédé

La maladie rénale en phase terminale est une grave condition de santé dont l'incidence augmente et qui affecte actuellement plus de 40 000 Canadiens. Il y a actuellement un déséquilibre entre la disponibilité et le besoin de reins de donneurs décédés, avec plus de 3000 patients en attente d'une transplantation rénale au Canada. Une façon d'augmenter le nombre de transplantations est d'optimiser l'utilisation des reins de donneurs décédés qui présentent des caractéristiques de risque entraînant une survie de la greffe suboptimale. L'optimisation de l'utilisation des reins de donneurs à haut risque nécessite une transmission attentive des informations sur les avantages et les inconvénients d'accepter ou de refuser ces offres. Cependant, il n'existe actuellement aucun outil de prise de décision clinique disponible pour aider les médecins et les candidats à la transplantation à équilibrer les risques et les avantages d'accepter ou de refuser de telles offres suboptimales. La décision est donc uniquement basée sur le jugement clinique.

Cet axe de recherche vise à fournir aux patients et aux médecins des informations quantitatives entourant la décision d'accepter ou de refuser les offres de donneurs à haut risque. Cela consiste à i) estimer la probabilité de survie du patient et de la greffe avec l'offre actuelle si elle est acceptée ; ii) estimer le temps d'attente prévu avant une meilleure offre si l'offre actuelle est refusée et iii) estimer si la survie du patient et de la greffe est plus probable de 1 à 15 ans après la transplantation si l'offre actuelle est acceptée ou refusée. Des modèles stochastiques et des modèles de survie sont développés dans cet axe spécifiquement pour ce contexte d'acceptation ou de refus d'une offre de rein tout en prenant en compte l'incertitude.

 

Projets Terminés

Estimation de la taille d’un poisson à partir d’une photo

Lors de la pêche sportive, l’identification de l’espèce prélevée est indispensable afin de se confirmer à la réglementation en vigueur. En fonction de l’espèce, la pêche est soit autorisée, soit restreinte aux individus dont les mensurations respectent divers critères, soit interdite. Lorsque la prise n’est pas autorisée ou lors de la pratique de la pêche avec remise à l’eau, la remise à l’eau de l’individu capturé doit se faire le plus rapidement possible et en réduisant la manipulation de l’individu dans le but de maximiser ses chances de survie. Le pêcheur sportif souhaite également identifier ses prises et recueillir les caractéristiques de celles-ci, tels que la longueur et la masse du poisson capturé, afin de constituer son carnet de pêche et de compiler ses statistiques personnelles. Or ces manipulations peuvent nuire aux chances de survie de l’individu et nécessitent d’avoir en sa possession les outils nécessaires (ruban à mesurer et balance). Ce projet a permi d'estimer la taille et le poids d'un poisson à partir d'une photo prise par une application développée. L'application circonscrit le poisson dans la photo, identifie l'espèce et estime la taille et le poids de l'individu. L'application mobile iPêche intégrant ces fonctionnalités a été développée en collaboration avec le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs en collaboration avec le Centre en imageries numériques et médias interactifs.

    Type(s) d'expertises (sujets CRSNG)
    • 3004 Statistique appliquée
    • 2805 Théories de l'apprentissage et de l'inférence
    • 3007 Processus stochastiques

    Publications

    Publications récentes

    Biographie

    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.

    Enseignement

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

     

    Encadrement à Polytechnique

    EN COURS

    • Doctorat (2)

      • Alexandre, Duy Anh. Estimation et définition des précipitations maximales probables au Québec.
      • Lingyu, Yue (codirection). Numerical predictive tools for the long-term properties of thermoplastic composites.
    • Maîtrise recherche (6)

      • Paoli, Auguste. Désagrégation temporelle des précipitations simulées par un modèle climatique pour l'estimation des courbes IDF.
      • Martin, Anne. Estimation des précipitations maximales probables à partir de précipitations simulées par un modèle de climat.
      • Boivin, Pierre-Luc. Estimation de la survie des patients en attente de greffe en fonction de l'acceptation ou du refus du rein offert.
      • Basanets, Anastasiya Olek. Estimation du temps d'attente avant une prochaine offre pour les patients en attente d'une greffe de rein.
      • Guillon, Léo. Développement des courbes intensité-durée-fréquence des précipitations au Costa Rica.
      • Mathivon, Paul. Modélisation de la dépendance entre les durées des courbes intensité-durée-fréquence des précipitations.

    TERMINÉ

    Nouvelle(s) concernant Jonathan Jalbert

    NOUVELLES | 4 octobre 2023
    Subventions pour la recherche du CRSNG: 42 chercheuses et chercheurs de Polytechnique Montréal obtiennent des appuis totalisant plus de 2,6 M$ | Lire