Thèse Année : 2024

Bayesian statistics applied to chronological modelling : calibration of archaeomagnetic measurements, accuracy of the event date model and construction of reference curves with application to age-depth sediment curves

Statistique bayésienne appliquée à la modélisation chronologique : Calibration des mesures archéomagnétiques, précision du modèle de date d’événement et construction des courbes de référence avec application aux courbes sédimentaires âge-profondeur.

Komlan Midodzi Noukpoape
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1494674
  • IdRef : 282665420

Résumé

This memoir addresses three significant questions in the field of chronological modeling applied to dating in archaeology and the study of paleoenvironments. The first subject deals with the question of the transformation, or calibration, into a calendar date of a physical measurement acquired in the laboratory, generally represented by a mean and a standard deviation in the sense of a distribution normal. In this memoir, we apply this calibration process to measurements of the secular variation of the ancient Earth's magnetic field which is characterized by a direction (incline and declination) and an intensity. We propose two new calibration models which combine, jointly in a statistical sense, inclination and declination (directional calibration model) on the one hand, inclination, declination and intensity (vector calibration model) on the other hand. The second subject addresses the question of combining chronometric dates within the meaning of the Event date model as defined in the ChronoModel software. In this model, the target date (of historical interest) is estimated from chronometric dates assumed to be contemporary with the event to be dated, dates which are provided by dating laboratories (radiocarbon, archaeomagnetism, luminescence, etc.) or even by comparative dating (typo- chronology, historical text, etc.) We propose an improvement in the precision of the a posteriori date of the event by defining a new prior on the temporal irreducible variance associated with each chronometric date, while maintaining the robustness properties of the event model (insensitivity to outliers). This improvement particularly allows for solving the issue of combining multimodal calibrated archaeomagnetic dates. The third subject deals with the construction of reference curves or so-called calibration curves, univariate: here, we are interested in the evolution of a variable, a physical measurement, over time. We propose a Bayesian approach which is based on the use of penalized natural cubic smoothing splines and on the Event date model applied on the one hand to the dating and on the other hand to the measurements. This modeling is applied in particular to sedimentary sequence data to produce age-depth curves, which are widely used in paleoecology and paleoenvironment for reconstructing past climates and environments.
Ce mémoire de thèse aborde trois questions importantes dans le domaine de la modélisation chronologique appliquée à la datation en archéologie et dans l'étude des paléoenvironnements. Le premier sujet traite de la question de la transformation, ou calibration, en date calendaire d'une mesure physique acquise en laboratoire, représentée généralement par une moyenne et un écart-type au sens d'une distribution normale. Dans ce mémoire, nous appliquons ce processus de calibration à des mesures de la variation séculaire du champ magnétique terrestre ancien qui se caractérise par une direction (inclinaison et déclinaison) et une intensité. Nous proposons deux nouveaux modèles de calibration qui combinent, de manière conjointe au sens statistique, l'inclinaison et la déclinaison (modèle de calibration directionnelle) d'une part, l'inclinaison, la déclinaison et l'intensité (modèle de calibration vectorielle) d'autre part. Le second sujet aborde la question de la combinaison des dates chronométriques au sens du modèle d'événement (Event Model) comme défini dans le logiciel ChronoModel. Dans ce modèle, la date "cible" (d'intérêt historique) est estimée à partir de dates chronométriques supposées contemporaines de l'événement à dater, dates qui sont fournies par les laboratoires de datation (radiocarbone, archéomagnétisme, luminescence, etc.) ou encore par la datation comparative (typo-chronologie, texte historique, etc.) Nous proposons une amélioration de la précision de la date a posteriori de l'événement par la définition d'un nouvel a priori sur la variance irréductible temporelle associée à chaque date chronométrique, tout en conservant les propriétés de robustesse du modèle d'événement (peu sensible aux valeurs aberrantes). Cette amélioration permet en particulier de résoudre le problème de la combinaison des dates archéomagnétiques calibrées multimodales. Le troisième sujet traite de la construction des courbes de référence ou courbes dites de calibration, univariées : ici, on s'intéresse à l'évolution d'une variable, d'une mesure physique, au cours du temps. Nous proposons une approche bayésienne qui repose sur l'utilisation de splines cubiques naturelles de lissage pénalisées et sur le modèle d'événement appliqué d'une part aux datations et d'autre part aux mesures. Cette modélisation est en particulier appliquée à des données de séquences sédimentaires pour produire des courbes âge-profondeur, courbes qui sont très utilisées en paléoécologie et en paléoenvironnement pour la reconstitution des climats et des environnements du passé.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04904792 , version 1 (21-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04904792 , version 1

Citer

Komlan Midodzi Noukpoape. Statistique bayésienne appliquée à la modélisation chronologique : Calibration des mesures archéomagnétiques, précision du modèle de date d’événement et construction des courbes de référence avec application aux courbes sédimentaires âge-profondeur.. Archéologie et Préhistoire. Université Michel de Montaigne - Bordeaux III, 2024. Français. ⟨NNT : 2024BOR30010⟩. ⟨tel-04904792⟩
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