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Conception et optimisation de systèmes complexes de prévision :
La prévision de systèmes géophysiques nécessite la prise en compte de modèles complexes, éventuellement couplés et qui peuvent inclure des méthodes d'assimilation de données.

Traitement de données hétérogènes :
L'observation de la terre depuis l'espace nous fournit depuis de nombreuses années une quantité importante d'information. Jusqu'à présent, cette information a été davantage utilisée de façon qualitative que quantitative. Une thématique de recherche émergente est donc l'assimilation d'images singulières ou en séquences, ce qui présente un intérêt pour de nombreuses applications. Cela nécessite un traitement complexe des images ainsi que le développement de nouveaux schémas d'assimilation de données.

Quantification des incertitudes :
Etant donné le fort développement des systèmes de prévision en géophysiques, la capacité à fournir une estimation des incertitudes de prévision devient cruciale. Toutefois, les systèmes considérés étant très complexes, la réalisation de ce type d'estimation est un problème ardu. Plusieurs approches mathématiques sont néanmoins possibles, utilisant des méthodes variationnelles ou stochastiques.