Rapport Année : 2025

Negative divergence points in the diffusion equation for modelling mosquito capture

Points de divergence négative dans l'équation de diffusion pour la modélisation de capture des moustiques

Résumé

The study of mosquito population reduction methods, and in particular the SIT (sterile insect technique), is based on a spatial diffusion model formulated by a PDE of the heat equation type, which governs the behaviour of the mosquito surface density. The action of mosquito traps is integrated into the model via localised sink terms (negative divergence points), and the numerical resolution of the PDE thus obtained is then detailed. The methods studied are the finite difference method (FDM), the finite element method (FEM) and the finite volume method (FVM), whose mathematical formulation, spatial and temporal discretisation and resolution algorithm are described. The results obtained are conclusive for the FDM and FEM, while difficulties persist for the FVM. A Python function capable of solving the enriched equation and returning, for a given surface, the number of mosquitoes is finally developed, and its implementation is detailed. Emphasis is placed on the time complexity, accuracy and robustness of this solving function. This work is part of a wider study being carried out by CIRAD, aimed at estimating diffusion parameters.

L'étude des méthodes de réduction d'une population de moustiques, et notamment de la technique SIT (sterile insect technique), repose sur un modèle de diffusion spatiale formulé par une EDP de type équation de la chaleur qui gouverne le comportement de la densité surfacique de moustiques. L'action de pièges à moustiques est intégrée au modèle via des termes puits localisés (points de divergence négative), puis la résolution numérique de l'EDP ainsi obtenue est détaillée. Les méthodes étudiées sont la méthode des différences finies (MDF), la méthode des éléments finis (MEF) et la méthode des volumes finis (MVF), dont la formulation mathématique, la discrétisation spatiale et temporelle ainsi que l'algorithme de résolution sont précisés. Les résultats obtenus sont concluants pour la MDF et la MEF, tandis que des difficultés persistent pour la MVF. Une fonction Python capable de résoudre l'équation enrichie et de renvoyer, pour une surface donnée, le nombre de moustiques est finalement développée, et son implémentation est détaillée. L'accent est mis sur la complexité temporelle, la précision et la robustesse de cette fonction de résolution. Ce travail s'inscrit dans une étude plus large menée par le CIRAD, qui vise à estimer les paramètres de diffusion.

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hal-05084285 , version 1 (26-05-2025)

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  • HAL Id : hal-05084285 , version 1

Citer

Aya Chaieb, Baptiste Petiot, Louis Mudarra, Lucas Bourret, Facundo Muñoz. Points de divergence négative dans l'équation de diffusion pour la modélisation de capture des moustiques. Cirad. 2025, pp.21. ⟨hal-05084285⟩
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