title: Modélisation climatique à l’échelle des terroirs viticoles dans un contexte de changement climatique
text: 8.4.5 M e thod su s edtoc ompa r eth equa l i tyo fth e mod e l s
  
  T h e MLRa ndSVR m od e l sw e r ec om p a r e da ndqu a n t i t a t i v er e su l t sh a v eb e e nob t a i n e dfo l l ow i ng k c r o s s v a l i da t i on( s e efo re x am p l ep r i n c i p l e si nA r l o te tC e l i s s e, 2010 ).T h el e a rn i ngs e ti s r a ndom l yp a r t i t i on e di n t oke qu a ls i z es ub s am p l e s.E a c hr e g r e s s i onp ro c e s si st h e na pp l i e dwh e r ek –1 sub s am p l e sa r eu s e da st r a i n i ngd a t aa ndt h er em a i n i ngon efo rv a l i d a t i on.T h i sp ro c e s si s r e p e a t e dbyc h a ng i ngt h et r a i n i ng / v a l i d a t i onsub s am p l e si nsu c haw a y t h a ta l ll e a rn i ngs am p l e sa r e a s u s e dfo rv a l i d a t i on.A sfo rt h eSVRr e g r e s s i onp ro c e s s,as e to fp a r am e t e rv a l u e sr e l a t e dt oγ h b e e nu s e da ndt h eop t im a lon e(g i v i ngt h eb e s ta v e r a g ep e r fo rm a n c eont h ekt r a i n i ng / t e s ts am p l e s i s su e df roml e a rn i ngd a t a )i sr e t a i n e d.C ro s s -v a l i d a t i oni sac omm ona nds oundp ro c e du r eu s e dfo r
  
  1 1 5
  
  LeRoux, Renan. Sp a t i a ld i s t r i bu t i ono fe r ro r sa l l ow se v a l u a t i ngsp a t i a lqu a l i t yo fm od e l i ng.W ec on s i d e rt h a t und e r0.4°C( t em p e r a t u r e )a nd25d e g r e ed a y s(GDD )o fe r ro rt h em od e li sh i gh l ya c c u r a t e( l ow e r t h a nt h es e n so rr e so l u t i on ).W h e ne r ro ro fp r e d i c t i oni sov e rt h e s el im i t s,w ec on s i d e rt h a tt h e r e su l t so ft h em od e l i ngp r e s e n tab i a s. 8.5 8.5.1 R e su l t s M od e l ingda i l yt emp e r a tu r e s
  
  T h equ a l i t yo fasup e rv i s e dm od e l( l i k e MLRo rSVR )d e p e nd son m i n im i z i ngs im u l t a n e ou s l y twosou r c e so fe r ro r:B i a sa ndv a r i a n c e.T h eb i a si st h ea b so l u t ee r ro rb e tw e e nY( r e a lv a l u e )a ndŶ ( e s t im a t e dv a l u e )wh e nt h ev a r i a n c er e p r e s e n t st h ee r ro rf roms e n s i t i v i t yt osm a l lf l u c t u a t i oni nt h e 1 1 6 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion c l ima t iqueàl ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017 t r a i n i ngs e t.A nim po r t a n tv a r i a n c ee r ro rm a yl e a dt oov e r f i t t i ng,i. e. 1 1 7 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion c l ima t iqueàl ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017 8.5.2 T emp e r a tu r eandGDD mapp ing U s i ngt h esub s e qu e n tm od e l s,w eh a v ebu i l td a i l ym a p so ft em p e r a t u r e son wh i c h GDDa r e c om pu t e dbysumm i ngv a l u e sfo re a c hp i x e lov e rt h er e f e r e n c ep e r i odfo re a c hg row i ngs e a son. A s s e s sm e n to ft h ea c c u r a c yo ft h em od e l i ngi sc a r r i e dou tbyc a l c u l a t i ng Roo tM e a nSqu a r eE r ro r (RMSE )a nd M e a nA b so l u t eE r ro r(MAE )i nd e g r e ed a y s(T a b l e1 ). RMSEa nd MAEa r e c om p l em e n t a ryt oa s s e s sm od e lp e r fo rm a n c e si np r e d i c t i on(Ch a ie tD r a x l e r,2014 ).RMSEg i v e s h i gh w e i gh tt ol a r g ee r ro r sw h i l e MAEp rov i d e sa ne qu a lw e i gh tfo re a c he r ro r. D i f f e r e n c e s b e tw e e n RMSEa nd MAEs howt h ev a r i a n c eo fs am p l ee r ro r:h i ghd i f f e r e n c ei nd i c a t eg r e a t v a r i a n c ee r ro r.I fbo t hv a l u e sa r ei d e n t i c a l,t h e nt h ee r ro r sa r ea l lo ft h es am em a gn i t ud e.P e a r son ’ s c o e f f i c i e n to fc o r r e l a t i onh a sa l sob e e nc a l c u l a t e d. T a b l e au15:SVMand MLRmod e lc ompa r i sonw i t hm e a su r e dv a l u e so fs t a t i s t i c a l i nd i c a t 
  
  o r s 2012 RMSE( °C ) MAE( °C ) RMSE -MAE Coe f.o fco r re la t ion SVR 0.24 0.19 0.05 0.94 2012 RMSE( °C ) MAE( °C ) RMSE -MAE Coe f.o fco r re la t ion SVR 0.21 0.17 0.05 0.85 mean m in ima lstempe ra tu re 2013 2014 MLR SVR MLR SVR MLR 0.32 0.26 0.33 0.23 0.30 0.24 0.21 0.25 0.19 0.24 0.08 0.05 0.08 0.04 0.06 0.83 0.89 0.76 0.92 0.80 mean max ima lstempe ra tu re 2013 2014 MLR SVR MLR SVR MLR 0.29 0.21 0.27 0.22 0.29 0.23 0.16 0.20 0.17 0.23 0.06 0.05 0.07 0.05 0.06 0.64 0.81 0.60 0.83 0.63 G row ing Deg ree -days 2013 2014 MLR SVR MLR SVR MLR 35.01 27.40 35.58 26.54 35.53 26.60 21.41 26.71 20.57 28.27 8.41 5.98 8.87 5.98 7.26 0.76 0.84 0.64 0.88 0.73 2012 RMSE(deg ree -day ) MAE(deg ree - day ) RMSE -MAE Coe f.o fco r re la t ion SVR 26.54 20.40 6.14 0.89 A se xp e c t e df romt h er e su l t so ft em p e r a t u r em od e l i ng,t h eSuppo r tV e c t o rR e g r e s s i ona l l ow s m o r ea c c u r a t em od e l i ng. Co e f f i c i e n t so fc o r r e l a t i ona r ea lw a y sa bov eo re qu a lt o0.8fo rSVR. MLRs how sl ow e rp e r fo rm a n c e s,i np a r t i c u l a ri n2013.T h eh i gh e s td i f f e r e n c ei nc o r r e l a t i on c o e f f i c i e n t sb e tw e e nm od e l sa pp e a r son m a x im a lt em p e r a t u r e s. Mo r e ov e r,t h ed i f f e r e n c e sb e tw e e n RMSEa nd MAEshowt h a tt h ee r ro r sa r em o r ei n t e n s ei nm a gn i t ud efo r MLRc om p a r e dt oSVR. M a pp i ngo fa v e r a g et em p e r a t u r e sa nd GDD w i t ha s so c i a t e de r ro r sc on f i rm st h e s er e su l t s(F i gu r e 56,55a nd57).T h es h a d e dc o l o r sr e p r e s e n tt h eou t pu t so ft h em od e l i ngw h e r e a st h edo t sr e p r e s e n t t h ed i f f e r e n c e sb e tw e e nm e a su r em e n t sa nd m od e l e dv a l u e s, wh i c ha r ec a l c u l a t e d by c ro s s v a l i d a t i on. 1 1 8 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion c l ima t iqueàl ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017 F i gu r e55: Mapp i ngo fa v e rag eo fm a x ima lda i l yt emp e ra t u r edu r i ngt h ev e g e t a t i v ep e r i odo v e r t h es t ud ya r e ab y MLRandSVRm od e l sf r om2012t h r o ugh2014 1 1 9 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion
  
  c
  
  l ima t iqueà
  
  l
  
  ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017 F i gu r e56: Mapp i ngo fa v e rag eo fm i n ima lda i l yt emp e ra t u r edu r i ngt h ev e g e t a t i v ep e r i od o v e rt h es t ud ya r e ab y MLRandSVRmod e l sf r om2012t h r o ugh2014 F rom F i gu r e56 a ndF i gu r e55, m a p so fm i n im a la nd m a x im a ld a i l yt em p e r a t u r eov e rt h e v e g e t a t i onp e r i odr e v e a lt h eim p a c to 
  
  ft h et op
  
  og 
  
  r a phyont em p e r
  
  
  
  a
  
  
  
  t
  
  
  
  u r ed
  
  
  
  i s t r i bu t i on.Fo rm i n im a l t em p e r a t u r e s,t h ew a rm e s ta r e a sa r eh i ghi na l t i t ud e,l o c a t e dont h ep l a t e a u sa ndt h esou t ho r i e n t e d s l op e s.T h i
  
  s
  
  s i t u a t i onr e v e a l st h a tdu r i ng m o s tn i gh t s,c oo la i rf l ow sf romh i gha r e a st ol ow e ra r e a s l e a d i ngt oat h e rm a li nv e r s i on.T h i sp ro c e s si sc l e a r l yd r i v i ngt h esp a t i a lp a t t e rn so fm i n im a l t em p e r a t u r e sov e rt h ea r e a. Aw a rmz on ea l soa pp e a r sont h ew e s t e rnp a r to ft h es i t ee v e ni ft h i s a r e ai sf l a t.I tm i gh tb ee xp l a i n e dbya w e s t / e a s tg r a d i e n tr e su l t i ngf romal a r g e rs c a l ec l im a t i c p ro c e s s e sl i k ei n f l u e n c eo ft h es e am e e t i ngh e r et h ef i r s tr e l i e f sund e rt h ep r e dom i n a n t l yw e s t e rn w i nd s.T h el ow e s tm i n im a lt em p e r
  
  
  
  a
  
  
  
  t
  
  u r e sa r er e c o rd e di nd e p r e s s i on sa round c r e e k sa ndi n 120 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion c l ima t iqueàl ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017
  
  Do rdogn ev a l l e yl o c a t e di nt h esou t h e rnp a r to ft h es t udya r e a.Fo rt h ed i s t r i bu t i ono fm a x im a l t em p e r a t u r e s( F i gu r e55),t h eoppo s i t esp a t i a lp a t t e rni sob s e rv e d:t h ew a rm e s tt em p e r a t u r e sa r e r e c o rd e da tl owa l t i t ud e sa ndc oo lt em p e r a t u r e sa r er e c o rd e da th i gha l t i t ud e.S om eh i gh m a x im a l t em p e r a t u r e sa r ea l sor e c o rd e di nt h ew e s t e rnp a r to ft h ea r e a T h em a p so fGDD( F i gu r e57)r e v e a lt h a te v e ni ft h ec l im a t i cc ond i t i on so fe a c hg row i ngs e a son a r ed i f f e r e n tdu et ot h ev i n t a g ee f f e c t,t h es p a t i a lv a r i a b i l i t yo ft em p e r a t u r esum si se qu i v a l e n ti n t e rm so fm a gn i t ud e.Po s i t i on sa th i gh e re l e v a t i on sa r ew a rm e rc om p a r e dt ol o c a t i on sa tl ow e r a l t i t ud e. Fo ra l lt h em a p s,wh i t epo i n t sa r et h em o s tr e p r e s e n t e dc l a s s,s how i ngt h a tm od e l sr e p r e s e n t,on a v e r a g e,c o r r e c t l yt h esp a t i a ld i s t r i bu t i ono ft em p e r a t u r es um s. Noobv i ou ssp a t i a ld i s t r i bu t i ono f t h ee r ro r sa pp e a r s.H ow e v e r,som es e n so r sp r e s e n tac on s t a n tc o l da ndo t h e rac on s t a n tho tb i a sfo r bo t hm e t hod so fm od e l i ngi ne v e ryy e a r. MLR m a p sp r e s e n tl e s sw h i t epo i n t sb e c a u s eo fl a r g e r p r e d i c t i one r ro r sc om p a r e dt oSVRm a p s. 121 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion c l ima t iqueàl ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017 F i gu r e57: Mapp i ngo fGDDo v e rt h es t ud ya r e ab y MLRandSVRmod e l sf o rt h r e ey e a r sf r om 2012t h r o ugh2014. 8.6 D i s cu s s ionandcon c lu s ion Tw oem p i r i c a lf i n es c a l es p a t i a lt em p e r a t u r em od e l sh a v eb e e nt e s t e di nt h r e ev e ryd i f f e r e n t c l im a t i cy e a r su s i nga ne x t e n s i v en e two rko fd a t al ogg e r s.T h e s
  
  etwo
  
  m e
  
  
  
  t
  
  hod
  
  sa r
  
  efu l
  
  l
  
  ya
  
  
  
  u t om a t i c a ndc a nb er e p rodu c e di na nyp l a c e wh e r eas im i l a rn e two rko ft em p e r
  
  
  
  a t u r ed
  
  
  
  a
  
  t al ogg e r se x i s t s. MLRi sac l a s s i ca nd e a sy w a yt op e r fo rm m a pp i ngi ne nv i ronm e n t a ls t ud i e s(Rob i n sone t M e t t e rn i c h t,2006 ;S t a h le ta l.,2006;L ie tH e a p,201 1 ),i np a r t i c u l a rfo rt em p e r a t u r e( Jo l ye ta l. , 2003 ).T h i ss t udyshow st h a tSuppo r tV e c t o rR e g r e s s i ong a v easub s t a n t i a lsm a l l e rRMSEfo re v e ry t r a i n i ngs e tw h i c hp rov e st h eb e n e f i to fSVR m od e l i ngov e r MLR m od e l i ng.SVRp rodu c e db i a s a ndv a r i a n c ee r ro r ssm a l l e rt h a n MLR.A st h e MLRi sap a r am e t r i ce s t im a t o r,i tc a nb ee xp e c t e d t h a tt h em a i np a r to ft h ep r e d i c t i one r ro rc om e sf romsub s t a n t i a lb i a s. Non -p a r am e t r i ce s t im a t o r s su c ha sSVRf i tt h ed a t ai nasm oo t h e rw a y,a ndt hu
  
  
  
  s
  
  d e c r e a s e st h eb i a st e rmbu tm a yl e a dt oa 122 LeRoux, Renan
  
  . H e n c e,SVRi sa m e t hoda b l et oim p rov et h ea c c u r a c yo ff i n es c a l et em p e r a t u r em od e l i ng,i n p a r t i c u l a rfo rm a x im a lt em p e r a t u r e s.H ow e v e r, MLRc a nb ec on s i d e r e da saf i r s ts t e p.I ti se a syt o u s ea ndt o und e r s t a ndi ta l l ow st op e r fo rmar e f e r e n c eb e fo r ea pp l y i ng m o r esoph i s t i c a t e d m e t hodo l og i e s.I tc a nb ea l sou s e fu lwh e nt h enum b e ro fi npu tt em p e r a t u r ed a t a( s e n so r s )i sno tb i g e nought oa s su r eagoodb i a s -v a r i a n c er a t i ow i t hm o r ec om p l e xm e t hod s. O t h e r sm e t hod so fnon l i n e a ra pp ro a c h e sdoe x i s t s.G e n e r a lA dd i t i v e Mod e lf romt h e GAM p a c k a g e(H a s t i e,2015 )a ndI t e r a t eB i a sR e du c t i onf romIBRp a c k a g e(Co rn i l l one ta l.,201 1 )h a v e b e e nt e s t e d.R e su l t sw e r ec l o s et oSVRr e su l t sbu tt h e s ea pp ro a c h e sn e e d e dm u c hm o r ec om pu t i ng t im e. T em po r a le vo l u t i ono f RMSEs how st h a tt h e r ei sas e a son a le f f e c tfo rm od e l i ng m a x im a l t em p e r a t u r e s.T h ee xp l a n a t i onfo rt h i ss e a son a le f f e c tm i gh tb et h eim p a c to fg row i ngl e a f sdu r i ng t h es e a son.I tm a yc r e a t ea m i c ro c l im a t ea roundt h es e n so r swh i c him p a c tt em p e r a t u r em e a su r em e n t (M a d e l i ne ta l. ,2014 ).A no t h e re xp l a n a t i onc a nb et h a tt opog r a phyi sal e s spow e r fu le xp l a n a t o ry v a r i a b l edu r i ngt h i sp e r i od,wh e nt em p e r a t u r e sm a yb eb e t t e re xp l a i n e dbyo t h e rf a c t o r sl i k ew i ndo r r a d i a t i ondu r i ngt h i sp e r i od(no tp rov i d e dbyou rd a t al ogg e r s ).A w a yt oa s s e s sa c c u r a c yo f m od e l i ngi st oi n t e g r a t et im ed im e n s i on.T h et em p e r a t u r eo fad a yi ss t rong l yr e l a t e dt ot h e t em p e r a t u r eo fp r e v i ou sd a y s(Kho s rokh a v a re ta l. ,2010 ).T im es e r i e ss t ud i e su s i ngSVRh a v e a l r e a dyb e e nc a r r i e dou ti no t h e rs i t u a t i on sw i t hi n t e r e s t i ngr e su l t s,l i k ew e t l a ndv e g e t a t i on m a pp i ng u s i ngt em po r a ls e r i e s(B e t b e d e re ta l.,2014 ),a tm o sph e r i ct em p e r a t u r ep r e d i c t i on(R a dh i k ae t Sh a sh i,2009 )a ndt im es e r i e sp r e d i c t i on(S a p a nk e vy c he tS a nk a r,2009 ). H ow e v e r,t h e s em od e l sa r epu r e l yem p i r i c a la ndb a s e don l yons t a t i s t i c a lr e l a t i on sh i p sb e tw e e n t em p e r a t u r ea ndt opog r a phy.E v e ni fa tt h i ss c a l et opog r a phyi n f l u e n c e al a r g e num b e ro f p a r am e t e r sim p a c t i ngt em p e r a t u r e s,t h e yc a nno tb eu s e dt ound e r s t a nd w h i c hphy s i c a lp ro c e s s d r i v e st h et em p e r a t u r ev a r i a b i l i t y bu t on l ya l l owt op rodu c em a p so ft em p e r a t u r e.T h i si sa fund am e n t a ld i f f e r e n c ew i t h dyn am i c m od e l s, wh i c hh a v et h ea dv a n t a g eo fi n t e g r a t i ng a l l und e r l y i ngphy s i c a lp ro c e s s e s.H ow e v e r,dyn am i cm od e l sa r eno ta b l et or e a c ht h es am ef i n es c a l e t em p e r a t u r em a pp i nga st h es p a t i a lm a pp i ng m e t hodp r e s e n t e di nt h i ss t udy.Infu t u r e wo rk,t h e a pp ro a c ho ft em p e r a t u r em od e l i ngp r e s e n t e di nt h i ss t udyc ou l db ec om b i n e dw i t ht h eu s eo f dyn am i c a lm od e l s( e.g. ,2009 ).T h i s go a lc ou l db er e a c h e dbye s t a b l i sh i ngr e l a t i on sh i p sb e tw e e nt em p e r a t u r ed i s t r i bu t i on sa tf i n es c a l e s a nddyn am i cm od e l sou t pu t sa tl ow e rr e so l u t i on si no rd e rt odown s c a l ei t. Sp a t i a ld i s t r i bu t i ono fG row i ngD e g r e eD a y sc a nb eu s e da sap r e d i c t o ro fg r a p e v i n eph e no l ogy. A r e a sw i t hg r e a t e rt em p e r a t u r es umm a t i on s,l i k eL i bou rn ea ndP om e ro l,a r et h ee a r l i e s ta r e a si nt h e s t udyz on efo rv i n eph e no l ogy(d eR e s s é gu i e re ta l. ,2015 ).On eo ft h em o s ta c c u r a t eph e no l og i c a l 123 LeRoux, Renan. Modé l isa t ion c l ima t iqueàl ’éche l ledeste r ro i rsv i t ico lesdansuncon tex tedechangemen tc l ima t ique-2017 m od e l si sGFV(G r a p e v i n eF l ow e r i ngV e r a i son m od e l ;(P a rk e re ta l. ,20 1 1,2013 ).L i k eGDD,i ti s b a s e don m e a nd a i l yt em p e r a t u r esumm a t i on sbu tw i t h0°Cb a s et em p e r a t u r e,c om p a r e dt o10°C b a s et em p e r a t u r efo rGDDu s e di nt h i ss t udy.A st h i si nd e xi sbu i l tw i t hd a t af romc l a s s i c a lw e a t h e r s t a t i onl i k eo t h e rb i o c l im a t i ci nd e x e s(W i nk l e r, Hug l i n ),i tc a nno tb eim p l em e n t e dh e r ew i t hou t m od i f i c a t i on s.L o c a lph e no l ogy m od e l sn e e dt ob ec r e a t e d,u s i ngt em p e r a t u r e sr e c o rd e dw i t hd a t a l ogg e r sa si npu tv a r i a b l e s. C l im a t ev a r i a b i l i t yo ft h i sa r e aw a sa l r e a dyc h a r a c t e r i z e dbysp a t i a lt em p e r a t u r em od e l i ng,bu ta t ar e g i on a ls c a l e,fo rt h ew ho l e Bo rd e a uxa r e a(Bo i s,2007; Bo i se ta l. ,2014 ). A MLR w a s p e r fo rm e dov e rt h es t udya r e au s i ngd a t af rom w e a t h e rs t a t i ondu r i ngf i v ey e a r s. Ou rs t udyh a s r e v e a l e dt h a tah i ghd e n s i t yd a t al ogg e rn e two rka l l ow st or e v e a lag r e a t e rr a ng eo ft em p e r a t u r e s c om p a r e dt om e d i umo rl owd e n s i t yw e a t h e rs t a t i onn e two rk su s e da tar e g i on a ls c a l e.Inf a c t t em p e r a t u r ev a r i a b i l i t yov e rou rs t udya r e ai sc l o s et ot h ev a r i a b i l i t yov e rt h ewho l eBo rd e a uxa r e a (L eRouxe ta l.,2015 ).T h i sf a c th a sb e e nob s e rv e di no t h e rs t ud i e s(Bonn e foy,2013;I r im i ae
  
  ta l. , 2014 ). How e v e r,b e c a u s ed a t al ogg e r sa r el o c a t e di n s i d et h ec a nopy,a nd w e a t h e rs t a t i on sou t s i d e t h ev i n e y a rdb l o c k si ns t a nd a rd i z e dc ond i t i on sw i t had i f f e r e n tv e n t i l a t i onsy s t em,i ti sno tpo s s i b l e t oc om p a r em od e l sc on s t ru c t e dw i t hd a t af romt h e s ed i f f e r e n tsou r c e s.Fu r t h e rr e s e a r c hi sn e e d e dt o c om p a r et h eim p a c to ft h el o c a t i ono ft h es e n so r sa ndw e a t h e rs t a t i on sont h et em p e r a t u r ep ro f i l e. T h i sp a p e ra l l ow sa b e t t e r und e r s t a nd i ng o fc l im a t ev a r i a b i l i t yi nasub s e to fr e nown e d a pp e l l a t i on so ft h e Bo rd e a uxr e g i on.C l im a t e,a ndi np a r t i c u l a rt em p e r a t u r e,i sa nim po r t a n t c h a r a c t e r i s t i co fv i t i c u l t u r a lt e r ro i r s(v a nL e e uw e ne ta l.