Analyse en réseaux complexes des flux physiques internationaux de produits agricoles : structures et évolutions de 1986 à 2016
Complex network analysis of international physical flows of agricultural products : structure and evolution from 1986 to 2016
par Marie-Cécile DUPAS sous la direction de José HALLOY et de Petros CHATZIMPIROS
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le jeudi 08 octobre 2020 à Université de Paris (2019-....)

Sujets
  • Agriculture -- Innovations technologiques
  • Aspect social
  • Circuits de distribution
  • Industries agroalimentaires
  • Sécurité alimentaire

Les thèses de doctorat soutenues à Université de Paris sont déposées au format électronique

Consultation de la thèse sur d’autres sites :

TEL (Version intégrale de la thèse (pdf))

Description en anglais
Description en français
Mots clés
Système sociotechnique, Réseaux complexes, Transitions
Resumé
La question des transitions climatique et énergétique se pose de manière cruciale pour les systèmes agroalimentaires, très sensibles aux conditions ambiantes, et qui dépendent à plus de 95% des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) et font l'objet d'un intense commerce international. La multiplication des infrastructures de transport maritimes, aériens, ferroviaires et routiers à travers le monde a permis de renforcer les échanges commerciaux et l'interconnexion entre pays. Ainsi, la question de sécurité alimentaire dépasse les périmètres nationaux et nécessite de considérer la mondialisation agricole. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'évolution du réseau commercial mondial est ici abordée par une analyse rétrospective des flux agroalimentaires mondiaux dans une vision prospective. La méthode utilisée est la théorie des réseaux complexes composés de nœuds, les pays, et des liens, qui sont les flux commerciaux exprimés en unité de masse. La base de données FAOstat fournit les données des flux de produits en renseignant leurs lieux d'origine et de destination de 1986 à 2016. Nous étudions le réseau mondial de commerce et son évolution sur la période en agrégeant les produits en six catégories : céréales, viande, oléagineux et fruits & légumes qui sont à la base du régime alimentaire et cacao et café qui sont des produits de confort. Le réseau agricole mondial s'est sensiblement densifié sur la période et sa structure a évolué similairement pour les six catégories de produits considérées. En 1986, le réseau de chaque catégorie de produit a les caractéristiques d'un réseau invariant d'échelle avec des « hubs » qui correspondent aux plus grands pays exportateurs occidentaux. On observe un changement de topologie entre 1995 et 1997, se caractérisant par un changement vers un réseau à distribution exponentielle des degrés. Ce changement signifie que le nombre de pays à degré de connectivité important augmente. Le changement de structure coïncide avec la mise en application en 1995 de l'Accord sur l'agriculture visant à libéraliser les marchés. La structure temporelle des échanges est similaire pour les six catégories de produits et les échanges sont différentiés et caractérisés en fonction de leur stabilité au cours du temps. Nous identifions ainsi trois sous-réseaux avec des topologies spécifiques et invariantes dans le temps. Le sous-réseau squelette est composé des échanges ininterrompus pendant toute la période et représente environ 20% de liens et 70% de la masse du réseau total et a une topologie à invariance d'échelle. Les flux commerciaux à durées incluses entre 2 et 29 ans présentent une distribution exponentielle des degrés et compose le sous-réseau intermédiaire. Ce sous-réseau s'est construit sur les accords commerciaux avec les pays émergents et présente une forte dynamique de croissance. Enfin, les flux labiles à durée comprise entre 1 et 2 ans forment le sous-réseau éphémère qui regroupe la majorité des échanges (entre 60 et 70% en fonction des années) et présente des caractéristiques aléatoires. Ce dernier sous-réseau représente une sorte de « bruit commercial » caractérisé par un ensemble d'échanges extrêmement instables et possiblement opportunistes. Pour étudier la question de sécurité alimentaire, nous construisons le réseau mondial de calories qui intègre les chaînes de transformation des produits et leur conversion en calories. Pour chaque pays, les bilans des échanges caloriques sont calculés en tenant compte également des pertes métaboliques de l'élevage. Les résultats du réseau de calories soulignent la dépendance alimentaire des plusieurs pays en Afrique, Europe de l'Est et du Nord et en Asie centrale au réseau mondial. Ce travail de thèse fourni une solide base de construction de modèles prospectifs de réseaux pour l'agriculture et l'alimentation dans un contexte de mondialisation croissante.