Master Sciences de la Terre et des Planètes, Environnement
Modélisation géophysique
Responsable : Riad Hassani
Semestre : S1
Volume horaire présentiel : 60 h
Nombre d’ECTS : 6
Modalités de contrôle des connaissances : 4 CC
Intervenants : Riad Hassani, Cédric Twardzik
Les objectifs d’enseignement :
- Savoir formaliser et construire des raisonnements scientifiques
- Identifier les méthodes adaptées à la résolution numérique d’un problème concret
- Maîtriser la mise en œuvre informatique de ces méthodes
- Analyser, interpréter et exploiter les jeux de données géophysiques
Programme détaillé :
• Partie 1 – Introduction
o Notion de modèle
o Étapes de la conception d’un modèle
o Différentes approches de résolution (analytique, analogique, numérique)
o Rappels et compléments de programmation
• Partie 2 – Analyse et résolution numérique
o Interpolation
- Interpolation polynomiale
- Interpolation de Lagrange et Newton
- Interpolation par splines
o Systèmes d'équations algébriques non-linéaires
- Méthode du point fixe
- Méthode de Newton-Raphson
o Équations différentielles ordinaires
- Approximation de dérivées et d’intégrales
- Réduction d’une ÉDO au premier ordre
- Méthodes d’Euler et variantes
- Méthode de Crank-Nicolson
- Méthodes de Runge-Kutta d’ordre 2 et 4
o Équations aux dérivées partielles
- Classification des ÉDP du deuxième ordre
- Méthode des différences finies
- Cas des équations elliptiques, paraboliques, hyperboliques
- Aperçu sur les méthodes variationnelles
- Applications : équation de la chaleur, équation des ondes, flexion de la lithosphère, érosion d’un relief
• Partie 3 – Introduction à l’optimisation
o Problèmes avec et sans contraintes – Conditions d’optimalité
o Algorithmes pour les problèmes sans contraintes
- Méthodes de gradient (à pas fixe, à pas optimal)
- Méthode de Newton
o Algorithmes spécifiques aux moindres carrés non-linéaires
- Méthode de Gauss-Newton
- Méthode Levenberg-Marquardt
- Application : ajustement d’un modèle d’anomalie gravimétrique
Prérequis pour cet enseignement
- Algèbre linéaire et calcul matriciel
- Calcul différentiel
- Notions d’algorithmique et de programmation
- Maitrise d’outils tels que Matlab / Scilab / Octave