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Mathématiques et tsunami

2012-04-30T09:52:00+02:00

Les radars à tsunami évalueront mieux et plus rapidement leur hauteur

L'estimation de la hauteur d'un tsunami est extrêmement compliquée. Au Japon, l'Agence météorologique nationale doit donner des alertes aux tsunamis en cas de séisme, et se base pour cela sur les informations les plus facilement obtenues : localisation de l'épicentre et magnitude du séisme. Néanmoins, ces seules informations ne permettent pas de calculer assez rapidement l'ampleur d'un tsunami en cas de séisme d'une magnitude supérieure ou égale à 8.0. Ainsi, lors du séisme du 11 mars 2011, la magnitude préliminaire calculée par l'agence était de seulement 7.9. Elle diffusait alors trois minutes après le séisme une alerte à un tsunami d'une hauteur maximale de trois mètres, soit une valeur nettement inférieure à celle effectivement constatée quelques dizaines de minutes plus tard.

Un programme de recherche associant notamment l'Université du Kansai, le Ministère du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme (MLIT) et le Ministère des Affaires intérieures et des Communications (MIC), vise à la création d'un système d'alerte de nouvelle génération permettant de déterminer de manière plus précise l'amplitude d'un tsunami dans les cinq minutes suivant un séisme.

Principe de fonctionnement du système
Crédits : ML / Ambassade de France au Japon

Le dispositif d'observation fonctionne tel un radar (par effet Doppler) : il envoie des ondes radio vers la surface de l'océan, puis analyse le retour de ces ondes radio ce qui permet de calculer la vitesse et l'ampleur des vagues. En effet, un modèle mathématique basé sur la théorie des ondes linéaires permettrait de relier directement le spectre de vitesse de l'onde et celui de son amplitude. Ce type de système est d'ailleurs déjà utilisé pour l'observation des marées, et a permis d'observer le tsunami engendré par le séisme du 11 mars 2011 dans la préfecture de Wakayama 30 km avant son arrivée sur les côtes.

Le projet prévoit l'installation de radars à deux emplacements sur la côte, ce qui rendra possible l'observation des vagues jusqu'à 60 km avant leur arrivée sur le continent. Les données collectées lors de typhons et de tremblements de terre de petite et moyenne ampleur, associées à des informations topologiques sur le fond des océans et les côtes, serviront de base afin de prédire de manière plus précise la taille des vagues arrivant sur le littoral.

Emplacement de ces radars à tsunami
Crédits : ML / Ambassade de France au Japon

Ces recherches devraient durer deux ans et aboutir à un système opérationnel dans quatre à cinq ans, en prévision du redouté tremblement de terre du Tokai, et des failles associées Tonankai et Nankai.

Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69447.htm

Mathématiques et énergies renouvelables

2012-04-30T09:48:00+02:00

Les mathématiques pour optimiser le marché des énergies renouvelables

Les gestionnaires des réseaux de distribution sont par définition responsables de la fourniture d'électricité. A ce titre, ils doivent à tout instant estimer les différentes quantités de production d'électricité afin de répondre à l'ensemble des besoins de consommation. Cela leur permet également d'optimiser la vente d'électricité sur le marché. La fluctuation des productions issues du vent et du soleil rend ces estimations difficiles : d'un jour sur l'autre, l'électricité d'origine renouvelable disponible sur une même ligne peut fluctuer entre 100 et 900MW.

Des chercheurs du centre d'application Fraunhofer d'Illmenau (Thuringe), en collaboration avec l'entreprise gestionnaire de réseaux Tennet Teso GmbH, ont développé un programme de calcul performant pour préciser et simplifier la prédiction de production d'électricité d'origine renouvelable. Il permet en effet de combiner différents pronostics (notamment météorologiques) afin d'obtenir une seule prévision pour le jour suivant (day-ahead prediction) dénommée "méta-pronostic". Le programme peut pour cela effectuer jusqu'à 15.000 étapes de calcul. Il est de plus possible d'ajouter des pronostics à très court terme, afin de moduler les estimations, et donc les coûts du marché, au quart d'heure près.

Ce programme, qui rend possible l'affinage des mécanismes de marché, devrait également permettre de diminuer le recourt aux "énergies d'équilibrage", généralement issues de centrales thermiques en Allemagne.

Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69648.htm

Le programme de solution de gestion de l'énergie - EMS-EDM PROPHET - est actuellement prévu pour estimer les productions issues du solaire, de l'éolien, de la géothermie et de l'hydraulique. La biomasse devrait prochainement venir compléter cette base de données.

Vulnérabilité des écosystèmes riches aux variations climatiques extrêmes

2012-04-30T09:42:14+02:00

Les écosystèmes sont de plus en plus soumis à des perturbations d'origine anthropique, le changement climatique étant l'une d'entre elles. Les travaux sur le sujet indiquent que la fréquence et l'intensité des évènements climatiques extrêmes tels que les ouragans, les inondations ou les sécheresses ont augmenté et risquent encore de se renforcer. Face à cette variabilité accrue, comment les écosystèmes vont-ils réagir ?

C'est à cette question que s'est intéressé une équipe de recherche en biologie théorique de l'université de Linköping. Les études précédentes sur les réseaux trophiques suggéraient que les écosystèmes riches en espèces sont plus robustes que ceux à faible diversité. Les résultats publiés par l'équipe suédoise dans la revue " Ecology and Evolution" sont assez différents. En simulant, grâce à un modèle mathématique, la dynamique de différents écosystèmes en cas de perturbations environnementales majeures, les auteurs ont observé que les systèmes méga-divers étaient les plus vulnérables.

Les résultats montrent que, lorsqu'un écosystème contient une grande variété d'espèces, la densité des populations de producteurs primaires y est moins élevée. Face à une perturbation, cela augmente le risque d'extinction de ces espèces. Si les producteurs primaires sont affectés, les herbivores présents dans le milieu vont manquer de ressources, ce qui se répercutera par la suite sur les prédateurs situés au sommet de la chaîne alimentaire : il se produit - ce que les biologistes appellent - des extinctions en cascade. Les écosystèmes riches en biodiversité, comme les récifs coralliens ou la forêt tropicale humide, pourraient donc se révéler particulièrement sensibles aux perturbations provoquées par le changement climatique.

Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69769.htm

Motifs mathématiques et criminalité

2012-03-15T14:10:00+01:00

Le réchauffement climatique va réduire les populations de mangeurs de plantes

2011-10-28T18:46:37+02:00

Selon une biologiste de l'université de Colombie-Britannique à Vancouver (UBC), l'augmentation des températures va induire une diminution de la plupart des populations d'herbivores, incluant les poissons mangeurs de plantes.

Cette prédiction est le résultat de la mise à jour de modèles mathématiques qui intègrent les effets biologiques fondamentaux de la température sur la manière dont les plantes et les herbivores interagissent. Comme prévu, la hausse des températures augmente le métabolisme (c'est-à-dire la conversion des ressources en énergie) à la fois des plantes et des animaux, l'effet sur ces derniers est alors le plus important. Les plantes, elles, ne suivent pas le rythme de régénération imposé par l'augmentation de l'appétit des animaux, ce qui explique leur déclin. "Les herbivores vont avoir besoin de plus de nourriture que les plantes, et cela uniquement à cause de l'augmentation des températures", dit Mary O'Connor, maître de conférences en zoologie, et co-auteur de l'article publié récemment dans American Naturalist. "Le système est limité par la rapidité de croissance des plantes".

O'Connor prédit qu'une augmentation de température de 3°C, qui est attendue dans plusieurs endroits du globe, pourrait entraîner un déclin de 10% de la population des herbivores. Dans les océans tropicaux, cela signifierait probablement une diminution des poissons mangeurs de plantes et des crustacés. L'effet dans les zones plus froides, comme par exemple le Pacifique Nord, serait moins important car on pense que le réchauffement devrait augmenter les nutriments dans ce type d'eaux, ceci permettant de compenser l'augmentation de l'appétit animal.

O'Connor, membre du Centre de Recherche sur la Biodiversité de UBC, précise que cette découverte pourrait être également appliquée à des écosystèmes terrestres, mais que les implications sont beaucoup plus difficiles à prédire car l'environnement thermique y est plus complexe. O'Connor cherche maintenant un point commun à toutes les espèces étudiées. "Ce que nous suggérons, c'est que nous pouvons nous attendre à un déclin en masse des herbivores, même si la population de certaines espèces pourrait augmenter et d'autres diminuer. Avec cette approche en tête, nous devrions obtenir une image plus précise de ce qui est susceptible de se passer".

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/68020.htm

Les mathématiques pour combattre les épidémies

2011-03-26T19:48:45+01:00

l'aide de modèles mathématiques, deux chercheurs de Szeged ont montré qu'en vaccinant prioritairement les enfants, une épidémie pouvait être réduite de 10%.

L'utilisation de modèles mathématiques permet de mieux comprendre comment se propage une épidémie et facilite ainsi la mise en place de techniques d'intervention efficaces pour limiter les impacts de la maladie. Afin d'optimiser les campagnes de vaccination et de déterminer un calendrier de vaccination optimal, deux mathématiciens de Szeged ont mis au point une cinquantaine de modèles mathématiques en classant les individus en fonction de leur âge.

Jusqu'à présent, les scientifiques cherchaient à déterminer la répartition optimale des doses vaccinales disponibles entre les différentes catégories de la population. Les deux mathématiciens ont étudié les effets de campagnes de vaccination au cours desquelles les différents groupes de population recevaient leurs doses les uns après les autres. Leurs résultats révèlent que la concentration des campagnes de vaccination sur les enfants et leurs parents serait la meilleure stratégie à adopter pour éviter la dissémination massive de la maladie.

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/66143.htm

Modélisation numérique de la propagation du tsunami

2011-03-13T21:35:00+01:00

Comptabiliser les morts en temps de guerre, ou lors d'une catastrophe naturelle

2010-01-30T12:51:00+01:00

Les chiffres arrivent au fur et à mesure. Ils varient d'un média à l'autre. Les différentes sources donnent parfois des estimations qui peuvent varier du simple au double. Elles peuvent même être revues plusieurs fois par jour.

Le tremblement de terre d'Haïti vient une fois de plus nous replonger dans le triste calcul mais pourtant nécesssaire du nombre de victimes. En mai 2008, un cyclone a fait 100 000 morts en Birmanie. Les estimations des morts de la seconde guerre mondiale donnent des chiffres variant entre 41 et 70 millions ( voir Des matheux pour compter les morts ). Les chiffres peuvent servir à mesurer l'ampleur de l'aide, à infléchir des politiques ou même servir d'argument juridiques.

La méthode de comptabilisation doit être scientifique pour que le nombre estimé soit le plus proche possible du nombre réel. Les techniques utilisées font appel au témoignage, au constat aussi bien qu'à l'observation par satellite pour par exemple, imputer à d'autres villages détruits de façon identiques, le taux de mortalité constaté sur l'un d'entre eux. Il reste aussi à prévoir les dégats que causeront les épidémies qui se propageront à la suite de la catastrophe.

Article en anglais à consulter: How will they count the dead in Haïti? Source ( @StatFr)

Vue aérienne du bâtiment des Nations Unies en Haïti après le tremblement de terre de 2010.
Source: ONU

Une marche au hasard au Texas entre les primes pour les bons enseignants et le licenciement des mauvais

2010-01-22T09:33:00+01:00

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61884.htm

J'ai lu un livre très intéressant pendant ces vacances de fin d'année : "The Drunkard's Walk", de Leonard Mlodinow. L'auteur de cette "Promenade de l'Ivrogne" est un physicien qui, après avoir décroché un doctorat en physique théorique à Berkeley et une bourse de la Fondation Alexander von Humboldt à l'Institut Max Planck de Munich, a écrit des scénarios pour la télé et le cinéma (Hunter, MacGyver, Star trek: The Next Generation), puis a produit des jeux vidéos, pour finalement revenir dans le monde académique en 2005 comme enseignant au California Institute of Technology.

La thèse du livre est simple : notre vie est dominée par le hasard, mais notre cerveau étant programmé pour reconnaître des schémas (patterns), nous sommes incapable de voir l'aléatoire là où il se manifeste. Prenons l'un des mythes du monde moderne : le mérite. "Les gens ignorent systématiquement le rôle du hasard dans le succès des entreprises et des individus", écrit Mlodinow. Vous souvenez-vous de Stanley O'Neal ? Une parenthèse : comment reconnait-on le mérite, de nos jours ? Grâce au salaire, bien sûr. Si on est très bien payé, on est très bon. M. O'Neal a gagné 48 millions de dollars en 2006, et 46 en 2007. Plus que très bon. Un génie. Sans aucun doute. A tel point que, en quittant son poste à la fin de 2007, M. O'Neal a été remercié pour ses bons services avec un supplément d'environ 160 millions de dollars. Et que personne ne dise que le mérite n'existe pas ou qu'il n'est pas bien récompensé.

Pourquoi, alors, CNBC a-t-elle classé Stan O'Neal parmi les Plus Mauvais PDG Américains de Tous les Temps ? Parce que O'Neal est le PDG responsable de l'entrée de la firme de consultants financiers Merrill Lynch dans l'arène des sub-primes, ce qui a causé à l'entreprise des pertes de 8 milliards de dollars. Les 160 millions de dollars sont la prime du licenciement qui a suivi ce désastre. Génie ou idiot, nous demande implicitement Mlodinow ? Si l'on juge O'Neal sur la base de ses résultats, on doit conclure que le génie peut évoluer vers l'idiotie en l'espace de quelques mois. Si, par contre, les succès anciens et les insuccès récents de M. O'Neal sont dus au hasard, quel mérite est-on en train de récompenser par des millions de dollars ?

Je réfléchissais à cette histoire de mérite vs. hasard, quand mon attention a été capturée par un article du Houston Chronicle : "HISD may fire teachers over test scores". Le Rectorat de Houston (Houston Independent Schools District) pourrait mettre à la porte des enseignants sur la base des résultats (des élèves) aux tests.

L'école Américaine, on le sait, est un désastre. Etant de compétence locale, c'est-à-dire des états fédérés, le gouvernement fédéral a peu de marge d'intervention sur l'école. L'administration Bush est toutefois intervenue par le biais du programme "No Child Left Behind", basé sur la conviction que fixer des objectifs globaux très élevés et mesurables peut améliorer les résultats individuels des élèves. Les états sont censés évaluer ces résultats et doivent démontrer une amélioration continue de ceux-ci pour pouvoir accéder aux financements fédéraux. L'évaluation des élèves se fait par des tests standardisés, qui consistent pour la plupart en des Questions à Choix Multiples (QCM) ou à réponse Vrai/Faux, et parfois en de courtes réponses écrites. Cependant, la nécessité de standardiser, ainsi que la volonté d'automatiser le processus de correction afin d'éliminer la subjectivité d'un correcteur humain, font que QCM et Réponses Vrai/Faux sont largement privilégiées.

Depuis 2006, le HISD utilise un complexe algorithme statistique, le Educational Value-Added Assessment System (EVAAS), ou système d'évaluation pour l'enseignement a valeur ajoutée, mis au point par William Sanders, ancien professeur de l'Université du Tennessee, et patron du SAS Institute Inc. en Caroline du Nord.

Cet algorithme avale les résultats des tests, et recrache un paramètre qui mesure l'efficacité de l'enseignant. Dans les propres mots de Sanders : "Sanders et collaborateurs ont développé et perfectionné une méthodologie pour mesurer l'influence que le système scolaire, l'école et les enseignants exercent sur les progrès académiques des élèves. Cette influence est la 'valeur ajoutée' de l'éducation. Suivant les progrès scolaires de chaque élève et utilisant des techniques statistiques dites 'à modèle mixte', Sanders a démontré qu'il est possible de mesurer de façon juste, objective et équilibrée les agents propulseurs et freinants d'une croissance scolaire soutenue."

Tout cela paraît très alléchant, d'autant plus que la question de comment évaluer l'enseignement en tarabuste plus d'un en France également. Le fait de ne pas comparer les élèves à un niveau de connaissances prédéterminé, mais d'évaluer plutôt leur évolution personnelle au fil des ans, est salué comme un progrès par rapport aux efforts précédents. De plus, on ne peut que se féliciter d'une approche qui définit le rôle primaire de l'enseignement et de l'enseignant en termes de l'accroissement des connaissances des élèves. Toutefois, la méthode et son emploi soulèvent un certain nombre d'interrogations, que je vais évoquer.

L'EVAAS est utilisé dans plusieurs états, et à Houston en particulier, pour repérer les enseignants plus performants et leur attribuer une prime "de productivité". L'éventualité à laquelle l'article du Chronicle fait référence concerne la proposition, discutée par le Bureau du HISD, que les résultats des élèves, passés à la moulinette des milliers d'équations de la méthode statistique, soient utilisés pour décider du licenciement des enseignants peu ou pas efficaces.

Et c'est ici que commencent les problèmes, comme l'on peut s'en douter. De nombreuses études soulignent plusieurs questions fondamentales que l'on souhaiterait voir abordées, et si possible résolues, avant une utilisation si drastique d'un modèle mathématique. Pour commencer, on s'interroge, et depuis longtemps d'ailleurs, sur la validité et la fiabilité des tests mêmes qui constituent les données d'entrée de la méthode : sont-ils réellement capables de mesurer ce qu'on leur demande, c'est-à-dire le niveau des connaissances des élèves ? Ensuite, une question de principe ; une méthode statistique n'est idéalement applicable à l'évaluation des enseignants que si les élèves sont regroupés en classes de manière aléatoire, et les enseignants attribués aléatoirement aux différentes classes. Evidemment, ceci est loin d'être le cas dans la réalité. Autre point important, celui des erreurs statistiques qui affectent l'estimation, et qui sont très larges à cause des incertitudes sur les données initiales, et de la complexité inhérente à la méthode.

Mais, au delà des questions techniques, on doit faire face à une interrogation presque philosophique. A la fin de l'analyse statistique, un nombre est attribué à l'enseignant. Ce nombre, qui peut être positif ou négatif, mesure l'écart entre la performance de cet enseignant et la performance de l'"enseignant typique". par rapport à l'évolution moyenne des élèves. Ce nombre est appelé "efficacité" de l'enseignant, ce qui semble impliquer un rapport causal direct entre la performance de l'enseignant et la réussite des élèves. En d'autres termes, si l'on remplaçait un enseignant d'efficacité +6 par un autre d'efficacité +2, tout autre condition étant égale, on devrait observer une performance des élèves proportionnellement réduite (en admettant une relation linéaire, bien entendu.) Du moins devrait-on observer une évolution des connaissances des mêmes élèves réduite de manière appréciable; or, cela est évidemment invérifiable, car l'on ne peut faire enseigner le même cours aux mêmes élèves par deux enseignants différents en même temps. La méthode est donc par principe impossible à valider.

Personne, les enseignants en premier, ne refuse l'idée d'une relation entre qualité de l'enseignement et réussite des élèves. Mais on ne peut oublier non plus que d'autres effets et circonstances viennent troubler la fête (quid des familles, sans aucune influence, on dirait, sur l'apprentissage des élèves ?) et que toutes ces 'perturbations' sont finalement attribuées, en bien ou en mal, à l'enseignant.

L'enseignement étant une activité multiforme, il paraît douteux que l'on puisse la résumer par un paramètre numérique. Ceci donc ne peut être utilisé que comme l'un des éléments d'une évaluation multi-facettes qui restera en grande majorité qualitative. Cependant, comme l'auteur de ces lignes a appris en siégeant au CNU, la tentation de n'utiliser que la seule et unique donnée quantitative disponible est très forte, et l'on peut imaginer qu'il le soit encore plus pour des non scientifiques qui ne sont pas avertis des complications techniques sous-jacentes au nombre en question.

Evaluer le mérite par une formule, si compliquée soit elle, n'est probablement qu'une chimère. Et encore, à condition que le "mérite" existe, et ne soit pas que le nom que nous donnons à une illusion née du hasard, comme le suggère Leonard Mlodinow.

Une autre information dans le Chronicle : les résultats très décevants du géant Américain de l'aluminium Alcoa Inc. plombent Wall Street. Devinez-vous qui siège parmi les directeurs d'Alcoa depuis 2008 ? Et oui, Stanley O'Neal...

La phénologie au service des prévisions météorologiques pour l'agriculture

2010-01-10T10:35:00+01:00

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61810.htm

Les changements climatiques inquiètent de plus en plus, non seulement les scientifiques mais également le monde agricole, notamment en raison des impacts qu'ils ont ou auront sur les pratiques culturales. D'après les climatologues, les changements climatiques ont eu pour conséquence un bouleversement planétaire des rythmes saisonniers. En effet, comparé à la situation quelques décennies en arrière, le printemps est plus précoce, ce qui entraîne notamment une floraison anticipée des plantes. Pour comprendre l'impact de ces phénomènes, les chercheurs tentent de mettre au point des modèles mathématiques permettant de prédire les effets éventuels des bouleversements météorologiques sur les cultures. Nous avions déjà abordé ce thème dans un précédent bulletin qui exposait les travaux de recherche de scientifiques de l'ARS (Agricultural Research Service) et de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), lesquels ont mis au point des modèles numériques pour l'aide à la décision agricole (date des pâtures, estimation des rendements, etc.) en lien avec le climat. Ce projet avait pour but de fournir aux exploitants des données locales les plus pertinentes, à savoir des variations à court terme ou des ruptures par rapport aux moyennes à long terme.

Nous décrivons ici les travaux d'une équipe de recherche de l'université de Stanford dirigée par Diffenbaugh, professeur assistant en environnement et sciences de la Terre, qui a mis au point un modèle mathématique de très haute résolution pour réaliser des prévisions météorologiques basées sur des observations phénologiques. La phénologie est l'étude des rythmes des cycles de vie : les données permettent de situer dans le temps et de déterminer les événements naturels liés au climat, par exemple, quand débute les périodes migratoires des oiseaux, la chute des feuilles, le mûrissement des cultures. Afin de mieux appréhender les impacts du réchauffement climatique sur les rythmes des cycles naturels dans les 30 prochaines années, les scientifiques se sont servis d'observations phénologiques du passé (1950 - 1999). La résolution horizontale de ce nouveau modèle est de 25 km contre 250 pour un modèle climatique utilisé lors de la dernière évaluation de l'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ce qui présente un avantage puisque le climat peut varier au sein d'une distance de 250 km. De plus, ce nouveau modèle a également l'avantage de reposer sur des données collectées sur des intervalles de 24h, voire moins.

Un tel modèle présente de nombreuses applications pour les exploitations agricoles et notamment pour la production de vin et de maïs par exemple. Une des difficultés des prévisions météorologiques est de prévoir comment, selon un modèle de "stimulus - réponse" les cultures vont se comporter face aux bouleversements du climat. Par exemple, pour l'étude d'un système de production comme le vin, les scientifiques s'intéressent à plusieurs variables - l'accumulation saisonnière de chaleur, les fortes gelées durant l'hiver ou le printemps, le nombre de jours de forte chaleur durant les saisons de croissance et de mûrissement des plantes. En analysant les enregistrements historiques des principales régions vinicoles de Californie, de l'Oregon et de Washington, Diffenbaugh et ses collègues ont mis en évidence que les températures durant la saison de croissance des plantes avaient augmenté d'environ 0,9°C entre 1948 et 2002.

Ces observations ont permis aux scientifiques de conclure sur deux points : d'une part, le réchauffement climatique pourrait, d'ici la fin du siècle, réduire la superficie de la région vinicole actuelle des Etats-Unis de 81% - essentiellement en raison de prévisions de fortes augmentations des fréquences de jours extrêmement chauds où la température atteint les 30°C ou plus. D'autre part, le réchauffement climatique favoriserait le développement des populations des nuisibles (vers, insectes, ...) s'attaquant aux plantes. Ces parasites sont généralement détruits par les températures très basses mais celles-ci sont, d'après les prévisions, vouées à devenir de moins en moins fréquentes.

Selon Diffenbaugh, le succès des prévisions climatiques dépend d'une collecte de données précises par des organisations comme le National Phenology Network, un groupe de scientifiques et de citoyens-scientifiques qui surveillent l'influence du climat sur les plantes et les animaux en observant et en enregistrant des informations sur la ponte, la floraison et d'autres évènements naturels. Ces importants réseaux d'observateurs collectent l'information permettant aux scientifiques de tester si les modèles prévisionnels du climat sont proches de la réalité et s'ils peuvent être appliqués dans le futur.

Ainsi, dans une approche collaborative, réunissant aussi bien organismes gouvernementaux que scientifiques, les Etats-Unis tentent de faire face aux conséquences du réchauffement climatique. Pour cela, ils mettent en oeuvre des moyens scientifiques et technologiques comme les modèles climatiques prévisionnels afin de permettre aux parties prenantes du monde agricole d'adapter au mieux leurs activités.

Le mariage mathématique des Murngin

2009-11-05T13:56:00+01:00

En hommage à Claude Levi-Strauss, Michèle Audin, sur le site Images des Mathématiques, nous rappelle sa rencontre avec le mathématicien André Weil:

"En désespoir de cause il me soumit son problème"

La mort du système solaire par chaos

2009-06-16T10:42:00+02:00

Au début l'histoire commençait bien, la Terre, plate puis sphérique, était au centre du monde que les Dieux tout-puissants ou le Dieu Horloger avaient créé. Les planètes et le soleil tournaient autour d'elle sur des sphères parfaites séparées par l'éther, et sur la sphère des fixes étaient accrochées les étoiles. Les relevés se sont multipliés et puis d'étranges mouvements de retour arrière de quelques planètes ont été découverts. Pas grave puisqu'il suffit de deux cercles qui roulent l'un dans l'autre pour produire cet effet. A moins que la terre ne soit pas au centre du monde, peut-être serait-ce le soleil... Le mouvement des planètes vu de la terre serait relatif et apparent mais pas absolu comme s'eût été le cas si la terre avait été fixe. On s'aperçut aussi que les trajectoires des planètes étaient bien allongées pour être des cercles, les ellipses conviendraient mieux et c'est ce que découvrit Kepler en interprétant les nombreux relevés de Tycho Brahé. La face est sauve puisque l'on peut même construire une ellipse à l'aide de cercles, mais cela ne devait plus tellement être un sujet d'actualité tellement les croyances anciennes avaient déjà du être balayées. Le système solaire, retiré dans un coin de la voie lactée, s'est ensuite un peu endormi sur ses belles orbites elliptiques et régulières jusqu'à ce qu'un jour un mathématicien du nom de Poincaré vienne un peu le réveiller et lui souffler dans l'oreille qu'il n'était pas éternel. Les trajectoires de 3 corps en mouvement peuvent devenir très instables et leur avenir dépendre énormément des conditions initiales et donc de très faibles variations de trajectoires. Même si l'un d'entre eux est immobile, le système peut toujours être chaotique et soumis à de très fortes variations, en rendant toute tentative de lecture de l'avenir impossible. Si le système simplifié de 3 corps dont le plus massif est immobile est déjà complexe, nous pouvons imaginer ce qu'il en est avec plus de 3 corps, ce qui est le cas du système solaire actuel.

La validité éternelle d'une loi n'entraîne pas la stabilité des trajectoires, qu'on se le dise!

Pour devenir apprenti en système solaire, il est possible de faire ses premiers pas sur cet applet qui permet de simuler le comportement d'un système comprenant jusqu'à 4 planètes et/ou étoiles en pouvant définir leurs masses respectives et les conditions initiales pour chacune d'entre elles.

Des calculs numériques effectués par l'astronome Jacques Laskar en 1989-1990, puis confirmés par Sussman & Wisdom en 1992, ont montré que le système solaire est chaotique, avec un horizon de Lyapounov de l'ordre de 200 millions d'années. C'est à dire que quelque soit les méthodes utilisées pour faire les calculs, le comportement du système solaire, dans 200 millions d'années et dans sa configuration actuelle, est imprévisible (de très faibles variations peuvent cependant rendre interprétables des calculs réalisés sur une plus grande échelle de temps).

Comme on peut s'en douter les calculs sur ce sujet sont très coûteux, longs et demandent des puissances informatiques importantes. Pour affiner les résultats, il a aussi fallu corriger le modèle de Newton avec celui de la relativité générale d'Einstein. Jacques Laskar et Michkael Gastineau ont lancé près de 2500 simulations de l'évolution du système solaire sur une durée de 5 milliards d'années ( temps que devrait mettre le soleil pour devenir une géante rouge et nous croquer... quoique ce pourrait être plus mais de toutes façons ça va chauffer!). Quatre mois et 7 millions d'heures de calculs plus tard, les résultats tombent:

Dans 1% des cas l'excentricité de Mercure augmente de façon importante, pouvant entraîner une collision avec le Soleil ou Vénus. 48 cas prévoient que la Terre entre en collision avec une autre planète.

Ces résultats sont à interpréter de façon statistique et il ne faut pas les lire comme l'avenir du système solaire à partir de conditions initiales données mais comme un ensemble d'avenirs possibles sur lequel on peut s'appuyer pour réaliser un calcul de probabilités. Il semblerait que si très forte instabilité dans le système solaire il y a, celle-ci pourrait apparaître avec la trajectoire de Mercure vers 3.4 milliards d'années. En fait plus le système est de nature chaotique plus la prévisibilité est difficile voire impossible au delà d'une certaine limite puisque le système amplifie les erreurs sur les conditions initiales avec une loi exponentielle ( d'exposant celui de Lyapounov ). Actuellement le système solaire est instable mais avec de très faibles variations de trajectoires, c'est à dire que les trajectoires des planètes varient peu et ne peuvent pas donner lieu à des collisions. Il s'agit en fait d'une période de stabilité marginale atteinte après la phase de très forte instabilité qui a eut lieu lors de la création du système solaire, période pendant laquelle les "planètes" se sont heurtées et agrégées pour aboutir au système que nous connaissons actuellement où toute possibilité de rencontre entre planètes est de l'ordre de la durée de vie du système lui même et donc fortement improbable.

On pourrait donc dire comme pour la bourse " Tout est très calme, sauf quand ça bouge beaucoup".

Source: L'article de Futura-Sciences : Quand le chaos détruira le système solaire.

A consulter :

Périodicité et Chaos dans le système solaire conférence en vidéo de Jacques Laskar

Les représentations du système solaire en Europe

Simulateur de système solaire

Communiqué de presse du CNRS

D'autres liens pour compléter

Émergence du Chaos GRASP

Théorie du Chaos

Le chaos et Mercure (CNRS - Laskar)

Le chaos Bernard Piettre

Du Chaos dans le système solaire

Les mathématiques de la guerre

2009-05-04T19:05:00+02:00

C'est en anglais.

Les mathématiques pour l'aide à la décision dans les déplacements de population

2009-04-21T14:42:00+02:00

Selon certains scénarios liés au réchauffement climatique, des déplacements massifs de population devraient avoir lieu suite à l'élévation du niveau des mers et à la désertification de régions semi-arides. Sajjad Zahir, chercheur à l'Université de Lethbridge en Alberta, et ses collègues Ruhul Sarker de l'Université de Nouvelle Galles du Sud (Australie) et Ziaul Al-Mahmud du Lethbridge Community Network ont mis au point un nouvel algorithme pour traiter de ces problèmes de transfert de population.

En adoptant une approche multi-objectifs, le système d'aide à la décision prend en compte différents coûts (transport, adaptation...) et priorités pour déterminer de manière optimale les proportions de population à déplacer ou à conserver sur place. Selon les auteurs, la méthodologie proposée devrait aider les décideurs à planifier et préparer les décisions cruciales qu'ils seront amenés à prendre dans les années qui viennent.

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58681.htm

Une découverte pourrait valider ou modifier les modèles climatiques

2008-06-20T12:15:00+02:00

En comparant l’évolution de l’abondance de poussières, d’isotopes de l’oxygène et de l’hydrogène dans les couches annuelles des carottes de glace, les scientifiques sont parvenus à déterminer la manière dont le climat change, année après année. C’est d’abord le contenu en poussières qui change, et qui diminue d’un facteur 10 en quelques décennies. Le premier signe de bascule du climat se trouve donc loin du Groenland, dans les déserts d’Asie, sources de ces poussières.

L'intégralité de l'article du CEA : ICI

Détection de la pluie : nouvelle génération de radar testée dans le Var

2008-06-04T08:46:00+02:00

Pour anticiper les crues rapides et pouvoir ainsi réagir aux risques éventuels d'inondation, il est indispensable de mesurer l'intensité d'une pluie pendant qu'elle tombe. Au cours ces années 1990, de nouvelles technologies radar, capables de détecter la pluie et de mesurer le cumul des précipitations en temps réel, sont venues compléter les pluviomètres classiques installés sur tout le territoire. Ainsi Météo France dispose aujourd'hui d'un réseau national comptant 24 radars météorologiques d'une portée utile d'environ 100 km. Pour autant, toutes les régions françaises ne sont pas couvertes par ce maillage, en particulier les zones montagneuses dont le relief crée un obstacle au déplacement des ondes, masquant les zones de pluie en aval. C'est dans ce contexte, et plus particulièrement dans le cadre du projet FRAMEA (Flood forecasting using Radar in Alpine and Mediterranean Areas), qu'une nouvelle technologie radar baptisée "Hydrix", développée par une jeune entreprise essaimée du CNRS, Novimet, est en cours de test dans le département du Var, une région montagneuse soumise à des crues éclairs de forte intensité. Précisons que ce travail est réalisé dans le cadre d'une thèse co-encadrée par le Cemagref et Novimet.

Les cumuls de pluies de l'automne 2006, calculés par le radar ont été comparés aux relevés de pluviométrie au sol et à ceux estimés par un des radars du réseau de Météo France, situé à proximité. Or il s'avère qu'en deçà d'un rayon de 60 à 80 km, les données fournies par Hydrix sont en cohérence avec les quantités de pluies collectées au sol. De plus, le traitement algorithmique du signal retransmet des données pluviométriques en temps réel d'aussi bonne qualité que celles transmises par les radars classiques gérés par Météo France. Actuellement, ces travaux se poursuivent, l'objectif étant d'intégrer les données de pluviométrie fournies par le radar Hydrix dans des modèles de pluie-débit existants. En convertissant la pluie en débit, ces outils mathématiques permettent ainsi de calculer les débits des cours d'eau à l'exutoire du bassin versant. La technologie Hydrix devrait donc contribuer à l'extension du dispositif d'alerte de crue sur l'ensemble du territoire, y compris les zones montagneuses.

Source: Bulletins Electroniques : ICI

Une théorie mathématique vieille de 124 ans vient d'être validée

2008-05-08T11:57:00+02:00

Parfois c'est l'expérience qui précède la théorie, parfois c'est la théorie qui précède l'expérience, comme c'est le cas ici.

En 1884, le physicien Joseph John Thomson ( prix Nobel de physique en 1906, il a fourni la preuve de l'existence de l'électron ) avait établi la théorie sur les anneaux tourbillonaires. Celle-ci n'était pas encore validée expérimentalement. C'est ce qui vient d'être fait aujourd'hui en laboratoire par une équipe de l'université Concordia.

Les sources :
L'article complet ICI
Concordia in the medias

On retrouve souvent ce décalage entre le temps de l'établissement d'une théorie et celui de sa validation expérimentale. On en a un bel exemple en ce qui concerne la validation de la relativité générale sur les objets célestes. Certaines validations doivent cependant être vues avec circonspection comme nous le rappelle " Ciel et Espace" dans cet article intitulé " Relativité: les preuves étaient fausses". C'est donc bien souvent de patience et d'humilité dont il faut s'armer dans ce jeu du chat et de la souris. Il faut parfois laisser le temps aux mathématiques de développer de nouveaux outils, d'explorer de nouvelles voies alors que c'est parfois l'inverse, il est nécessaire de laisser le temps aux physiciens de mener la bonne expérience et même lorsque le sujet est aussi simple qu'un tourbillon que l'on pourrait presque voir au fond d'une baignoire, une centaine d'années ne sont pas de trop pour faire le travail...

A méditer.

Le mathématicien Edward Lorenz vient de mourir. Qui était-il ?

2008-04-20T12:13:00+02:00

Pour mieux comprendre l'apport d'Edward Lorenz et aborder les notions difficiles de théorie du chaos, d'attracteur étrange, de déterminisme, d'effet papillon, de prévision météorologique, de fractale, de problème à 3 corps, je vous propose à la lecture ce brillant et accessible document PDF de 37 pages " Quelques éléments sur la théorie du Chaos " de Philippe Etchecopar du Cégep de Rimouski dont voici un bref extrait :

Le coup de génie de Lorenz a été de comprendre que l'utilité de l'ordinateur ne se limitait pas à effectuer inlassablement les mêmes opérations. Il comprit que l'ordinateur lui permettait d'expérimenter ses idées, de tester le rôle d'un paramètre, de simuler des hypothèses et d'établir par essais et erreurs un modèle qui correspondrait de plus en plus à la réalité observable. Cette façon de travailler détonnait parmi ses collègues mathématiciens davantage portés sur la spéculation. Un pur mathématicien vous dira, que comme les Grecs, qu'il n'a besoin que d'un crayon, d'une règle et d'un compas. Et encore. Les bourbakistes, les purs parmi les purs, mettaient même leur point d'honneur à utiliser le moins de figures possible, pour eux, associer une image à un concept, c'est introduire le vers de fausses réalités dans le fruit du monde des idées, comme l'aurait dit Platon.

Lorenz s'était donc équipé d'un ordinateur, un Royal McBee LGP-300. Cette machine était encore munie de tubes à vide, elle occupait la moitié de son bureau et le chauffait comme l'enfer lorsqu'elle fonctionnait. Il n'y avait pas d'écran et les résultats sortaient sous forme de colonnes à six décimales qu'il fallait interpréter. Pour avoir une idée de sa puissance, elle effectuait soixante multiplications par seconde, alors qu'un ordinateur personnel bon marché d'aujourd'hui en effectue plusieurs dizaines de millions et que les ordinateurs des services météo modernes peuvent effectuer mille milliards d'opérations par seconde...

Donc Lorenz travaillait à améliorer son modèle en testant les différents facteurs qui yentraient, en simulant, en bâtissant des scénarios de beau temps et de tempêtes, cherchant toujours à comprendre comment évoluaient les masses d'air.

Nous arrivons à cette fameuse journée de l'hiver 1961. Lorenz avait fourni une série de données à son Royal McBee. Celui-ci les avait longuement digérées, puis les avait longuement traitées et quelques heures plus tard, avait imprimé ses colonnes de chiffres. Lorenz examina ces résultats et décida de refaire une passe pour s'assurer de certains résultats. Mais la chaleur dégagée par son Royal McBee lui avait donné soif et, pressé d'aller se chercher un café, plutôt que de rentrer de nouveau les données avec leurs six décimales, il n'en garda que trois...

Bonne lecture. Et n'oubliez pas de cliquer sur l'image avant de partir...

Le Repaire des Maths -5-

2008-03-06T18:33:00+01:00

L'actualité nationale et internationale

Un problème vieux de 140 ans résolu ( article en anglais )

Réchauffement climatique . Le méthane n'est pas assez pris en compte dans les modèles - Hervé Le Treut , l'article du Monde

L'explication des bouchons automobiles ( Imaginascience )
Comment interviennent les bouchons automobiles sur la route et comment les réduire ? Le pire qu'un conducteur puisse faire est de freiner brutalement.

A ne pas manquer : le simulateur de bouchons

Apprendre, enseigner, chercher

L'anxiété des maths culmine en France et au Japon
L’enquête (PISA) se penche même sur le « bonheur » des élèves et a établi que l’anxiété face aux maths culmine dans deux pays, France et Japon, où la pression des notes sanctions décourage beaucoup d’élèves. Sur les questions brûlantes des apprentissages fondamentaux, de la politique de recrutement et de formation des enseignants, des rythmes scolaires, du redoublement ou de la notation, une évaluation de grande ampleur comme Pisa apporte beaucoup de pistes de réflexion. Aux gouvernements d’aller piocher les meilleures, pour proposer des réformes au monde scolaire, en associant les enseignants à cette démarche.
L'article de La Croix : Evaluer l'école pour mieux la réformer

Les mathématiques en maternelle - vidéos de CapCanal
Le programme pour l'école maternelle ne comporte pas de partie disciplinaire spécifique sur les mathématiques. Cependant, dès la première année de maternelle, l'enfant apprend à se repérer dans l'espace et dans le temps, il manipule des formes, compare des grandeurs, il quantifie des objets... il construit ainsi ses premières connaissances dans ce domaine en découvrant le monde.

Effectifs, heures sup : l’équation impossible dans l’enseignement :
De nombreux chefs d’établissements et hauts fonctionnaires de rectorats l’affirment volontiers : il eut été beaucoup plus judicieux de commencer par la réforme des lycées et celle du statut des enseignants, avant de s’attaquer aux réductions d’effectifs, lesquels ne peuvent découler que d’une redéfinition des objectifs et des priorités pédagogiques. Et pas l’inverse.
L'article de France Info

Claude Allègre (France Info) : un retour au gouvernement avec conditions (Capital) pour revaloriser les carrières des chercheurs (Le Monde).
Les directeurs de laboratoires déplorent aussi le "manque de perspectives permettant d'attirer les jeunes vers la recherche" et la "multiplication annoncée des contrats précaires". Alors que 3 000 postes statutaires ont été créés en 2006 dans les organismes et les universités, puis 1 500 en 2007, seul le remplacement des départs à la retraite sera assuré en 2008.
Dans le même temps se développent les contrats à durée déterminée (quelque 4 500 à ce jour), de un à trois ans, liés aux projets financés par l'Agence nationale de la recherche. "Il s'agit là d'un signal très négatif, qui ne peut que renforcer la désaffection des jeunes pour les carrières scientifiques", regrette Bertrand Monthubert.

Point culture qui n'est pas "point de culture"...

Michel Chasles

Mystification à l’Académie des sciences : Newton a-t-il plagié Pascal ?

Le mathématicien et académicien Michel Chasles, connu des lycéens pour une loi de géométrie qui porte son nom, fut à l’origine d’une polémique à l’Académie des sciences : document à l’appui, il affirme haut et fort que l’auteur de la théorie de la gravitation universelle n’est pas Newton, mais le philosophe Pascal ! L'émission de Canal Académie

Comment Jean-yves a précisé un théorème que Michel a montré il y a 142 ans ?

Il y a 3264 coniques tangentes à 5 coniques données dont 32 sont bien réelles...

Toute la "lumière" ICI

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Le livre numérique de l'environnement et du développement durable

2008-02-11T13:30:00+01:00

Offrir une vision globale et cohérente du fonctionnement de notre planète, tel est l'objectif de ce nouvel outil numérique. L'ouvrage constitue une véritable introduction aux Sciences de l'environnement et du développement durable. Près de 80 scientifiques, tous experts dans ce domaine, ont participé à sa conception. Destiné aux étudiants de niveau Licence ainsi qu'au public averti, cet ensemble, unique en France, s'avère également un excellent outil de formation pour les enseignants du primaire et du secondaire. Il est en libre accès.

Créée sous l'impulsion de la Sous-Direction TICE, Service des Technologies et des Systèmes d’Information du Ministère de l’Education nationale (SDTICE). L'Université Numérique Thématique Environnement et Développement durable prend le nom d'UVED (Université Virtuelle Environnement et Développement durable) et est à l'origine de ce projet.

Les quatre entrées du livre:

1. CHANGEMENTS GLOBAUX

2. DYNAMIQUE DES RESSOURCES NATURELLES

3. ANALYSE ET GESTION DES RISQUES

4. INSTITUTIONS ACTEURS SOCIETES ET TERRITOIRES

Pour consulter l'ouvrage, c'est ICI

On y trouvera en particulier pour la partie qui nous intéresse ici :

Le monde réel est-il prédictible ?

La première de ces limitations est intrinsèque au système climatique lui-même : ce n’est tout simplement pas un système entièrement prévisible. Cette caractéristique est associé à une propriété mathématiques des équations, qui ne sont pas linéaires, et mélangent les échelles de temps et d’espace. C’est d’ailleurs pour cela qu’elles ne peuvent se résoudre de manière analytique, et que le recours à l’ordinateur est indispensable. Il existe ainsi une limite de prévision particulièrement courte pour la composante atmosphérique : à échéance de dix jours environ, l’évolution météorologique ne peut plus être prédite, parce que le caractère instable de l’écoulement a répercuté à l’ensemble du globe une toute petite erreur initiale. C’est l’effet bien connu, découvert par Edward Lorenz en 1963, popularisé sous le nom d’« effet des ailes de papillon » : il exprime que toute perturbation, aussi minime soit-elle, modifie irréversiblement l’histoire de l’atmosphère. Certaines composantes du système climatique, telles la végétation, présentent également une complexité intrinsèque qui résulte plutôt de la diversité des processus qui entrent en compétition : il est ainsi impossible de prévoir avec certitude l’évolution de toutes les essences d’un massif forestier et leur impact climatique en retour. Mais ces incertitudes ne signifient pas qu’aucune information ne puisse être obtenue sur l’évolution du climat. Plusieurs processus guident ainsi les mouvements de l’atmosphère ou de la végétation, et organisent leur comportement. Certains sont externes au système climatique, tels les fluctuations du rayonnement solaire incident, par exemple à l’échelle saisonnière, ou les émissions de gaz à effet de serre par les activités humaines. D’autres sont internes et correspondent aux composantes lentes du système climatique, telles que l’océan, ou les grands glaciers, qui organisent son évolution à des échelles allant de quelques années (pour les couplages de l’océan tropical avec l’atmosphère) à quelques milliers d’années.

Les modèles sont-ils perfectibles ?

Les modèles ont subi au cours des années récentes une évolution très importante vers un réalisme accru, qu’il s’agisse d’une augmentation de la résolution spatiale ou encore l’intégration d’un ensemble de processus de plus en plus grand. Ce processus n’est pas achevé. Les modèles sont encore le plus souvent des modèles physiques, qui négligent les composantes biologiques ou chimiques du climat, dont le rôle essentiel apparaît pourtant de plus en plus clairement. Les aérosols soufrés, par exemple, ont été reconnus comme l’un des facteurs importants susceptibles de masquer, dans l’hémisphère nord tout au moins, les manifestations initiales de l’effet de serre. La teneur atmosphérique en CO2 dépend aussi d’un cycle complexe où interviennent à la fois la formation du phytoplancton ou du zooplancton dans les océans, et la photosynthèse ou la respiration de la végétation continentale. On sait qu’une moitié seulement du CO2 émis par les activités humaines reste dans l’atmosphère, le reste étant repris par les océans ou la biosphère. La chimie du méthane, de l’ozone constitue aussi un ensemble de processus complexes qui intègre peu à peu les modèles pour former ce que l’on a appelé plus haut les modèles du « Système terre ».
L’accumulation de ces éléments de complexité pose problème. On pourrait même dire, en forçant le trait, que plus la recherche progresse, plus se révèle l’énorme complexité des processus qui participent à l’évolution de notre environnement, et plus s’éloigne la possibilité de prévoir en détail l’évolution future du climat. Mais en même temps, et de manière apparemment contradictoire, la capacité d’expertise face à ce système a considérablement augmenté, et le niveau de certitude quant à la réalité du réchauffement futur est devenu beaucoup plus grand. La variété des processus dont le rôle a été étudié qualitativement est désormais très grande. Ainsi le fait que des modèles toujours plus nombreux et sophistiqués indiquent sans exception un accroissement de température important dans le futur constitue une indication très forte. En dépit de la complexité du système étudié, de la diversité des pays et instituts engagés dans la recherche sur le climat, de la diversité des modèles, de l’effet de publicité énorme qui serait attaché à un tel travail, personne n’est parvenu à mettre au point une expérience numérique crédible conduisant le système climatique à ne pas se réchauffer en réponse à l’augmentation des gaz à effet de serre.

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Deux semaines de calcul pour simuler un seul battement de cœur

2008-01-25T19:13:46+01:00

Une équipe de recherche de l’Université de Montréal s’est servi d’un superordinateur pour effectuer la plus importante simulation mathématique jamais réalisée à ce jour de l’activité électrique d'un cœur humain – un modèle doté de 2 milliards d'éléments – afin de fournir de nouvelles connaissances sur les maladies cardiaques et d’autres maladies.

L'article : ICI

La prévision en environnement : un enjeu pour les mathématiques appliquées

2008-01-25T08:35:00+01:00

Vidéo et article d'interstices ICI

Lorsque les mathématiciens jouent avec la neige

2008-01-22T19:35:00+01:00

Après des siècles de résistance , les flocons de neige commencent à fondre devant le feu des mathématiciens... Deux américains viennent de mettre au point un logiciel permetttant de les simuler en trois dimensions. Cela leur a permis de découvrir en passant qu'aucun flocon n'était identique à un autre et qu'ils sont très proches les uns des autres. La vraie question à se poser est : pourquoi n'y a t'il pas plus de différences entre eux ?

Le programme qu'ils ont réalisé simule un flocon en 24 heures sur un ordinateur de bureau. Le modèle prend en compte la température, la pression, l'hygrométrie et il est possible de faire varier ces paramètres pour donner différentes simulations de la croissance d'un flocon.

J'arrête là, ma trop médiocre traduction de l'article en Anglais ICI et laisse à des personnes plus expérimentées que moi le soin de la poursuivre.

Je vous conseille vivement de vous rendre sur le lien suivant ICI et de regarder le diaporama, de lancer le petit programme et de vous laisser séduire par la beauté de la croissance des flocons en vidéo. Vous pouvez aussi consulter le fichier PDF suivant : ICI

Des mathématiciens tentent de sauver Venise de la montée des eaux

2008-01-18T08:20:00+01:00

Soulever le sol de Venise de plusieurs centimètres en injectant d'énormes quantités d'eau de mer dans son sous-sol. C'est le projet sur lequel travaille depuis plusieurs années une équipe de mathématiciens et modélisateurs de l'université de Padoue (Italie). En 2004, ils en ont déjà présenté les grandes lignes dans une première étude, n'hésitant pas à affirmer que l'injection de fluide en sous-sol pourrait permettre d'empêcher les inondations qui envahissent régulièrement la cité des Doges durant l'automne et le printemps la trop fameuse acqua alta. Plusieurs experts s'étaient montrés sceptiques. En effet, l'assiette sur laquelle Venise est construite, est très fragile. Or, si le soulèvement est inégal, il pourrait causer de graves dégâts, voire des fissures irréparables à certains bâtiments.

Les mathématiciens de l'université de Padoue ont donc revu leur copie. Ils projettent de tester leurs hypothèses dans une zone de la lagune proche de Venise (Water Resources Research, vol 44, 5 janvier 2008). Plus modestes et réalistes, ils soulignent que l'injection d'eau à grande profondeur pourrait contribuer à améliorer l'efficacité du projet Moïse (Mose en italien, acronyme de MOdulo Sperimentale Elettromeccanico). C'est habile car ce système d'écluses pivotantes est très décrié en raison de son prix exorbitant (plus de 4 milliards d'euros). Sa construction devrait être terminée en 2011, mais plusieurs spécialistes affirment déjà qu'il ne permettra pas d'endiguer la montée du niveau de la mer qui devrait s'accentuer au cours du prochain siècle.

Un Article du Figaro.fr : ICI

Des matheux pour compter les morts dans les conflits

2008-01-08T17:40:00+01:00

C'est le titre d'un article de l'hebdomadaire " Courrier International " n° 896 du 2 janvier 2008. Cet article s'appuie lui-même sur un sujet traité par "New Scientist". Le texte n'est malheureusement pas disponible en ligne. Je consacre donc cette note à sa synthèse.

Évaluer le nombre de morts de la Seconde Guerre Mondiale : les historiens avancent le chiffre de 50 millions d'individus, mais les estimations varient suivant les méthodes utilisées et les sources entre 41 et 70 millions.

Consulter le registre des armées n'est pas suffisant pour comptabiliser ces pertes, il faut aussi inclure dans les conséquences des conflits, les décès causés par la malnutrition et les épidémies. Comment interpréter un logement vacant? Est-ce la mort des résidents ou leur exode qui en est la cause?

L'évaluation de l'impact d'un conflit ou la décision d'une aide humanitaire d'urgence se trouvent confrontées à ces obstacles. Une simple erreur d'estimation peut laisser des civils sans nourriture ou des crimes de guerre peuvent passer inaperçus.

En temps de paix, les informations sont collectées par le recensement. On peut même utiliser le confort du téléphone pour y accéder. Mais en temps de guerre, ce travail est beaucoup plus difficile et dangereux. Dans la pratique, la technique dite d'"échantillonnage par grappe" est utilisée. Celle-ci a été développée à l'origine pour évaluer l'impact des campagnes de vaccination. Les grappes sont des échantillons géographiquement déterminés représentatifs de la population et de sa densité. Des relevés au hasard sont effectués. Pour se faire, des équipes scientifiques doivent se déplacer sur les lieux, en étant la plupart du temps accompagnées par des gardes armés afin d'interroger les individus ou constater leur absence. Sans de sérieuses précautions ou lorsque la vigilance des enquêteurs s'affaiblit, ces chercheurs peuvent être confondus avec des agents du camp adverse et violentés. C'est d'ailleurs ce qui est arrivé, à deux membres d'une équipe norvégienne, en 1992 au Mali.

Chaque jour des scientifiques risquent leur vie dans les régions les plus violentes du monde pour exercer leur métier mal connu du grand public: déterminer le nombre de victimes d'un conflit de la façon la plus rigoureuse possible.

De la qualité de ces études dépend l'utilisation que l'on peut en faire. C'est par exemple l'une d'entre elles qui a servi à juger Slobodan Milosevic.

La difficulté de prélèvement des informations sur le terrain n'est pas la seule. Les autorités des pays concernés par les enquêtes peuvent voir d'un très mauvais oeil des statistiques qui ne leur conviennent pas, pouvant nuire à leur image ou à celle de leur pays. La publication des résultats se voit freinée ou même interdite, d'autant plus que ces états sont souvent partenaires et détiennent les cordons de la bourse.

Les ONG sont souvent les plus proches du terrain pour réaliser ces enquêtes, mais elles manquent de temps et de moyens pour les effectuer dans de bonnes conditions. En 2002, une analyse d'enquêtes a permis de suivre celles qui ont été réalisées par 9 ONG différentes sur 67 grappes d'individus. Il s'est avéré que seulement 6 d'entres elles étaient suffisamment rigoureuses. Ce manque de rigueur est d'ailleurs souvent avancé pour discréditer les enquêtes et leurs résultats lorsqu'ils ne sont pas conformes aux attentes.

Une étude sur la mortalité en Irak après l'invasion américaine de 2003 par des chercheurs du Maryland et des irakiens a été publiée dans The Lancet. Dans 47 grappes d'individus, on a sélectionné au sein de chacune, 40 familles qui ont été interrogées. Le résultat de l'enquête est effrayant, puisqu'avec cette méthode, le nombre de morts estimé serait de 655 000 au lieux des quelques dizaines de milliers couramment évoqués. G W Bush et Tony Blair ont écarté les résultats de cette enquête embarrassante. Certains opposants se sont même attaqués à la méthode elle-même. Parmi toutes les critiques évoquées, les spécialistes de la question ont émis les critiques les plus justifiées par rapport aux autres. Ils ont soulevé le problème du "biais de l'artère principale" qui pourrait être une source potentielle d'erreurs. Il se résume ainsi : dans chaque grappe urbaine, les ménages sont sélectionnés à partir d'une rue commerçante, puis dans une rue perpendiculaire résidentielle une maison est choisie au hasard afin de débuter l'enquête de terrain. Il pourrait y avoir ici, selon certains chercheurs, un impact sur les résultats de l'enquête en avançant comme argument que les rues coupant les artères principales sont privilégiées au dépend de rues plus éloignés faisant moins l'objet de combats. Cet argument est réfuté par les initiateurs de l'enquête qui affirment la pertinence de leur processus de sélection.

Le débat reste ouvert en attendant de futures publications sur le sujet. Malgré cela les scientifiques continuent à exercer leur dangereux métier, dont la principale motivation est "de permettre à ceux qui se trouvent dans ces situations de se faire entendre".

Garder la tête froide sur un sujet brûlant : le réchauffement climatique.

2007-12-12T15:00:00+01:00

Le réchauffement climatique est un sujet brûlant, très politisé et hyper-médiatisé transportant avec lui un message direct et bien simple vers le public:

Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre

Les sociétés industrielles produisent du gaz carbonique

Les sociétés industrielles ou celles devant poursuivre leur industrialisation sont et seront responsables du réchauffement climatique.

Voilà, en gros, le message du réchauffement climatique relayé par les médias. Pourtant sous cet aspect simple et trop simpliste se cache une problématique scientifique beaucoup plus complexe, des enjeux financiers énormes, et une interaction forte entre les décisions politiques, les choix économiques et la modélisation numérique du phénomène qui ne manqueront pas d'agir sur les résultats des prévisions et aussi sur les choix stratégiques eux-mêmes. Beaucoup de questions se posent et le simple fait d'énoncer les résultats sous un certain angle, d'émettre des certitudes ou les plus grandes réserves quant à la situation future, de surestimer ou de sous-estimer la sensibilité à certains paramètres, d'identifier tel ou tel moteur du réchauffement aura des conséquences définitives et irréversibles quand à l'avenir du comportement de la planète et sur de nombreux habitants de cette terre, principalement ceux que l'on nomme déjà les futurs réfugiés climatiques et tous ceux dont le comportement quotidien devrait se modifier.

Le dioxyde de carbone est-il le « moteur » principal du réchauffement climatique? Est-ce le soleil? L'origine anthropique de ce réchauffement est-elle avérée? Le dioxyde de carbone n'est-il pas une victime sacrificielle symbolique, désignée comme le symbole négatif du progrès, dont il faudra limiter la production par tous les moyens, ceci permettant en passant à l'homme de dire qu'il est capable d'agir? Les modèles sont-ils suffisamment précis? Comment modéliser des phénomènes complexes tout en conservant la possibilité de réaliser les calculs en un temps raisonnable? Qu'en est-il du rôle des particules en suspension? Du rôle des forêts, des océans? Du calcul de l'albédo et de ses variations? Le maillage des modèles est-il adapté et quel est son impact sur les résultats? Peut-on créer des modèles climatiques prenant en compte de façon réaliste des scénarios intégrant des choix économiques et politiques? Peut-créer des modèles économiques prenant en compte le réchauffement climatique? Peut-on lier les deux? Est-il réaliste de dire que l'homme peut agir sur le climat? Le remède n'est-il pas pire que le mal, sachant que le ralentissement de la croissance pénalisera en tout premier lieu des populations déjà fragilisées et les plus exposées au réchauffement? Les médias aident-ils à la lisibilité de la problématique d'ensemble? Toute information doit-elle être divulguée, sachant qu'elle pourra être utilisée de façon stratégique? Le GIEC est-il une organisation qui veut "le bien du monde" ou est-ce une organisation noyautée par un parti écologiste mondial qui prend de l'ampleur? Les opposants au GIEC ne seraient-ils pas quant à eux des scientifiques à la botte de grandes sociétés pétrolières? Les scientifiques du GIEC, sont-ils indépendants et peuvent-ils produire un autre message que celui qu'ils donnent, leur permettant ainsi de garder une manne financière importante? Comment garder la tête froide dans un climat si brûlant ? Comment alerter les pouvoirs politiques d'un danger réel ou d'une réalité potentielle? N'y aurait-il pas dorénavant un besoin de séparation de ce pouvoir que serait l'expertise scientifique? Comment faire la distinction entre ce qui est du de la science et ce qui appartient au discours autour de la science, c'est à dire à l'interprétation, celle-là même qui fait aussi débat en recherche fondamentale? Qui suivre dans une démarche rationnelle, lorsque l'on connaît toutes les précautions que demandent l'interprétation de résultats scientifiques sur les causes et les conséquences à court, moyen et long terme?

Toutes ces questions sont mélées les unes aux autres dans ce débat brûlant. Certaines sont d'origine scientifique, d'autres économiques ou politiques. Chacune de ces questions et les réponses qui leur sont, ou seront apportées, seront lourdes de conséquences.

Ce débat et ces positions sont d'autant plus importants que 4 sondés sur 5 dans 21 pays, se disent d'accord pour changer leur mode de vie, y compris les habitants des pays les plus peuplés comme l'Inde, la Chine, les Etats-Unis. Il y a donc un quasi consensus autour de cette question qui rend d'autant plus important la précision et la qualité des informations transmises ainsi que leur utilisation dans une dynamique politique et économique à l'échelle mondiale.

Source BBC : ICI

Qu'en est-il de l'Afrique dans ce débat? Peut-elle agir ou son incapacité à le faire sonnera-t-elle définitivement le glas d'une petite possibilité de développement et la laissera ainsi sous l'emprise d'autres nations plus avancées?

Dans le grand marché complexe du réchauffement climatique, a-t-on les moyens de faire des choix "rationnels" et d'avoir accès à des informations "neutres" ?

La revue "La Recherche" de Décembre propose un dossier spécial très intéressant intitulé " Réchauffement climatique " passant en revue le rôle complexe des forêts dont l'action dépend de la position qu'elles occupent sur le globe. Le rôle des turbulences océaniques est aussi important. Elles sont associées à des mouvements ascendants qui augmentent l'apport de matières organiques à la surface et diminuent par le même mécanisme, l'effet "pompe à carbone." Les aérosols ( nom utilisé pour qualifier les fines particules en suspension dans l'air: ce sont souvent des gouttelettes condensées ) ont des comportement liés au refroidissement quand ils obscurcissent l'atmosphère mais aussi au réchauffement. La modification de la taille des gouttelettes des nuages est de toute première importance, car la vapeur d'eau qu'ils contiennent représente 95% des gaz dits à "effet de serre"..

Une planche récapitulative de ce dosssier intitulée "Un mode d'incertitude" pointe les différents points d'interrogations scientifiques:

Les effets des nuages.
L'incidence des aérosols.
L'adaptation des écosystèmes.
La stabilité des hydrates de gaz ( méthane ) enfouis dans les mers et océans.
L'activité solaire.
Le dégel du permafrost.
La fonte des glaces.
Les rejets humains des gaz à effet de serre.
La prise en compte des phénomènes climatiques extrêmes.
La capacité d'absorption du dioxyde de carbone des océans.

Quelques remarques de ce dossier m'ont particulièrement interpellé.

Nathalie de Noblet-Ducoudré et Jean-Luc Dupouey soulignent " Contrairement à l'idée naîve que nous nous en faisons, le climat est sous fort contrôle biologique".Dans ce même article, ils ont pris l'exemple suivant très symptomatique de l'utilisation d'une information. Les scientifiques ont prévus une disparition presque totale de la forêt amazonienne avant la fin du XXIème siècle.... ce qui s'est transformé en : à quoi bon l'épargner aujourd'hui?.

J'ai aussi noté, dans l'interview de Amy Dahan Dalmerico du CNRS, sa réponse à la question " Quelles sont les relations entre les modèles climatologiques et économiques ?" : Il s'agirait de relations qualifiées d'incestueuses car si les modèles scientifiques prennent en compte les choix économiques représentés dans différents scénarios, les conséquences du réchauffement climatique ne sont quant à elles, absolument pas introduites dans les modèles économiques. Comment dans ce cas ne pas être dans l'incertitude avant une mise en symbiose de ces modèles?

J'espère que cette note atteindra son but très limité: celui de clarifier un peu l'état des lieux de la problématique globale du réchauffement climatique en faisant apparaitre les différentes questions que l'on peut se poser. Elle n'a pas la prétention d'y répondre, tellement un tel sujet demande, si l'on veut avoir une idée claire et large sur la question, à ce que l'on cherche l'information de façon personnelle afin d'en intérioser les tenants et les aboutissants et se forger ainsi une solide une "intime conviction" sur ce vaste sujet.

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On trouvera des points de vues très divergents ( liste non exhaustive ) dans tous ces articles et vidéos suivants:

Sur le GIEC ICI et les conférences d'Hervé Le Treut ( CERIMES ) ICI et ( Académie des Sciences ) ICI

Le réchauffement de l'arctique est un signal des activités humaines ( CNRS ) ICI

Une sensibilité difficile à cerner ( Le Figaro ): ICI

Le débat sur l'origine solaire du réchauffement ( Futura Sciences ): ICI

Le réchauffement climatique: le combat d'arrière garde des sceptiques ( blog ) : ICI

Tout ce que dit la blogosphère sur le sujet : ICI

Le tag de ce blog " modélisation des évènements terrestres " : ICI

Le soleil est le moteur du réchauffement climatique, les intérêts politico-financiers sont énormes, les scientifiques du GIEC ne sont pas indépendants et n'ont pas intérêt à produire d'autres conclusions que celles qu'ils produisent ( Vidéo américaine ): ICI

Les modèles mathématiques ne sont pas une preuve ( Société de Calcul Mathématique): ICI

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Et tout récemment, le 10/12/07, La conférence de Bali: "Agir pour le climat c'est agir pour la paix..." :( Nouvel Observateur ) ICI

La surchauffe causée par la saturation en gaz à effet de serre risque de déstabiliser dans quelques années des régions entières, expliquent les auteurs du rapport, des scientifiques suisses et allemands pour lesquels "agir pour le climat est agir pour la paix".

"Si le réchauffementclimatique n'est pas jugulé , des Etats fragiles et vulnérables, qui sont déjà aujourd'hui assez mal gérés, pourraient imploser sous la pression du réchauffement global, puis générer des ondes de choc vers d'autres pays", a affirmé Hans Schellnhuber, directeur de l'Institut de recherche sur l'impact du climat de Potsdam.

12/12/2007 - L'action visant à lutter contre le changement climatique devra être conduite pour l'essentiel dans les pays en développement, mais il incombe aux pays développés d'en assumer le coût dans sa majeure partie, a estimé le Secrétaire général de l'OCDE, Ángel Gurría, dans un discours prononcé aujourd'hui à Bali, où se tient la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques.

L'intégralité de l'article ICI

15/12 La conférence de Bali sur le climat aboutit à un accord ICI

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En vrac:

Vidéo Arte : Climat Histoire d'une guerre secrète : ICI

Lettre ouverte au président d'Arte : ICI

Réchauffement climatique : réponse à quelques questions élémentaires : ICI

En matière de sciences: le scepticisme est un devoir : ICI

Les causes de l'augmentation du CO2 mieux identifiées ICI

Ajout du 05/02/08 : Réchauffement climatique: qui croire ? ICI

Modèles mathématiques de courants d'eau douce dans un lac

2007-12-08T09:25:00+01:00

L'Université de Brescia a mis au point un modèle mathématique permettant de prévoir le comportement d'un lac, en réponse aux variables en jeu : climat, vent, débit d'entrée, charges anthropiques...

La nouveauté de ce modèle réside en son caractère dynamique. Ce n'est plus une simple photographie statique de la situation, incapable de prédire les comportements futurs et les interventions préconisées. Il est désormais possible de prendre en compte les phénomènes de circulation forcée des eaux, l'intensité des courants... et faire des estimations de l'emplacement des dépôts des crues ou encore de la position optimale des prélèvements d'eau potable.

Source : BE.com ICI

Prix Nobel de la Paix 2007 : Le GIEC - mieux comprendre l'apport de la France

2007-10-15T19:45:00+02:00

Une chronologie des évènements:

Juin 2005 : La terre se réchauffe plus que jamais.

Absents lors du dernier rapport du GIEC, les chercheurs français de l’IPSL et de Météo-France viennent de présenter les premiers résultats obtenus à partir de leurs deux nouveaux modèles climatiques. Conclusion : la Terre va se réchauffer, y compris lorsque les émissions de CO2 seront stabilisées.

Pour tenir compte de ces facteurs, ce ne sont pas moins de onze scénarios que les deux modèles français ont testés.

Le premier, dit de référence, simule un climat « non perturbé », celui du début du XIXe siècle, avant la révolution industrielle. Le second correspond à l’évolution du climat au cours du XXe siècle (de 1860 à 2000) : il doit permettre de mieux comprendre comment les différents facteurs (gaz à effet de serre, aérosols sulfatés, modification de la constante solaire et volcanisme) ont contribué à l'évolution du climat sur cette période.

Tous les autres scénarios correspondent à des projections pour le XXIe siècle ou au-delà. Certains privilégient une croissance démographique et économique rapide (scénarios de type A), d’autres considèrent que des mesures environnementales vont être prises (scénarios de type B), avec transferts de technologie* (type 1) ou sans (type 2). On comparera ainsi le scénario le plus pessimiste, A2 (« on ne fait rien »), au plus optimiste, B1 (« on met en œuvre des mesures draconiennes contre les émissions de gaz à effet de serre »). Plus original, les chercheurs ont également cherché à savoir comment évoluerait le climat si les émissions de CO2 pouvaient être stabilisées.

22 600 heures ( 2 ans et demi ! ) de calculs pour Météo-France, 20 000 heures pour l’IPSL… comme pour toutes les modélisations climatiques, les résultats français ont nécessité des temps de calculs considérables.

Dans tous les scénarios : la Terre se réchauffe

L'intégralité de l'article : ICI

Les résultats de l'Institut Pierre Simon de Laplace : ICI

Comparaison de 2 modèles Météo-France et IPSL pour le scénario A2 : ICI

Janvier 2007 : Le livre blanc des nouvelles simulations climatiques françaises.

La communauté climatique française publie le 31 janvier 2007 un Livre blanc sur de nouvelles analyses des simulations climatiques françaises dont une partie a contribué à la préparation du prochain rapport du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC).

L'intégralité de l'article : ICI

Octobre 2007 : Le Prix Nobel de la Paix est conjointement décerné au GIEC, le Groupe intergouvernemental sur l'Evolution du Climat et à Al Gore

L'américain Al Gore et le GIEC, le panel d'experts sur l'évolution du climat se partagent le Prix Nobel de la Paix. Ancien vice-président de Bill Clinton et candidat démocrate malheureux à la Maison Blanche en 2000, Al Gore, est revenu sur le devant de la scène l'an dernier avec son livre et documentaire "Une vérité qui dérange". Primé deux fois aux Oscars, le film contribue à vulgariser un sujet complexe et à sensibiliser l'opinion publique à la menace climatique.

Le prix Nobel de la Paix leur est décerné conjointement "pour leurs efforts de collecte et de diffusion des connaissances sur les changements climatiques provoqués par l'homme et pour avoir posé les fondements pour les mesures nécessaires à la lutte contre ces changements", a expliqué à Oslo le président du comité Nobel norvégien, Ole Danbolt Mjoes. Le GIEC est le groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, un organisme chapeauté par l'ONU et présidé par l'indien Rajendra Pachauri.

Ses rapports fournissent un solide socle de connaissances aux décideurs politiques. L'attribution du Prix Nobel de la Paix à Al Gore et au GIEC lance un signal fort à la communauté internationale à quelques semaines de la conférence de Bali.
Cette conférence qui se tiendra début décembre doit tracer la feuille de route pour de nouveaux engagements de réduction des émissions de gaz à effet de serre au-delà de 2012, après l'expiration de la première phase du protocole de Kyoto.

Le prix Nobel de la Paix sera remis le 10 décembre, à la date anniversaire de la mort d'Alfred Nobel. Les lauréats recevront une médaille d'or, un diplôme et un prix d'une valeur de 10 millions de couronnes suédoises, soit environ 1,08 millions d'euros.

Source Euronews : ICI

Les lanceurs d'alerte du GIEC, 11 questions à la climatologue Valérie Masson-Delmotte, co-auteur du 4ème rapport du GIEC : ICI

Le portail français du GIEC : ICI

L'homme responsable du réchauffement ? et Comment va la banquise aujourd'hui. Deux vidéos du CNRS : ICI et ICI et plus généralement le PODCAST du CNRS : Alerte aux pôles : ICI

Giec : le rapport est prêt et le réchauffement… officiellement irréversible, l'article de FuturaSciences : ICI

Tous les articles du blog sur le sujet ( dont celui-ci) : ICI

Comment mieux détecter et prédire les phénomènes extrêmes tels les tornades, tempêtes ou autres raz-de-marée ?

2007-10-15T18:25:00+02:00

C'est le challenge que s’est fixé l’équipe de recherche CLIME, en collaboration avec MOISE.

À l’heure actuelle, les événements extrêmes en météorologie et en océanographie sont très difficilement prévisibles. Des précurseurs de ces phénomènes sont parfois observés sur les mesures satellitaires.

Pourtant, ils ne sont pas intégrés dans la prévision, car on ne sait pas comment lier la cohérence spatiale et temporelle des structures images avec les variables d’état des modèles. Les acquisitions d’observation de la terre, qui représentent un volume gigantesque de données, sont donc insuffisamment utilisées, alors qu’elles pourraient avantageusement compléter le réseau d'observation classique. L’exploitation des données satellite est un réel enjeu pour améliorer la qualité de la prévision.

Mener simultanément les travaux de recherche sur les deux domaines applicatifs de la météorologie et de l’océanographie a un intérêt méthodologique permettant de dégager ce qu’ils ont en commun et d’avoir une approche plus générique. Pour ces deux applications, la problématique est identique : comment trouver le moyen d’améliorer la prédiction des événements soudains et brusques.

CLIME et MOISE travaillent en collaboration avec Météo-France, le LEGI (Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels) et le IMT (Institut de Mathématiques de Toulouse) sur ce sujet. Par exemple, les modèles de prévision numérique élaborés par les chercheurs de Météo-France permettent de simuler l’évolution de l’atmosphère pour les heures et les jours à venir. Les informations ainsi obtenues sont indispensables aux prévisionnistes qui les interprètent. Mais aujourd’hui, ces modèles ont atteint leurs limites quand il s’agit de prédire des événements rapides ou des phénomènes exceptionnels. ADDISA se situe dans ce contexte.

Plusieurs pistes d’études sont possibles : créer de nouveaux modèles, impliquant un travail sur plusieurs années, ou exploiter au mieux tous les types de données disponibles, y compris les informations contenues dans les images pour améliorer les sorties des modèles de détection et de prédiction environnementales.

C’est cette dernière piste que CLIME et MOISE ont choisi de suivre en basant le travail de recherche sur la quantité extraordinaire d’images acquises et transmises en continu par les satellites. L’intérêt d’intégrer ces données aux modèles de prévision n’est plus à démontrer depuis la tempête de 1998, car des chercheurs ont montré que des signes précurseurs étaient alors visibles sur les mesures satellites.

La difficulté mathématique réside dans l’assimilation des images pour les coupler aux modèles actuellement utilisés par Météo-France et constituer ainsi un nouveau système global intégrant ce type de données. Ce dernier, en contraignant la cohérence spatio-temporelle des variables d’état, permettra de mieux détecter les propriétés physiques comme la turbulence, de les interpréter et d’améliorer la prédiction afin d’essayer d’éviter certaines répercussions dramatiques.

L'intégralité de l'article de l'INRIA avec hyperliens actifs : ICI

L'usage des modèles climatiques : de l'alerte à la prise de décision

2007-10-14T12:00:00+02:00

C'est une conférence donnée à l'IAP le 4 septembre 2007 par par Hervé Le Treut, directeur du laboratoire de météorologie dynamique du CNRS qui effectue une mise en relief des variations climatiques suivant les différentes échelles de temps et d'espace et explique ce phénomène complexe de façon extrêmement claire.

La conférence est téléchargeable et diffusée sur le site du CERIMES : ICI

Une synthèse de la première heure

L'augmentation de carbone et des gaz à effet de serre est un phénomène récent et d'une grande ampleur dont les effets sur le climat sont différés. C'est vers les années 1970 que le taux de carbone dans l'atmosphère à passé le seuil critique de "non traitement" par la planète. Il correspond en fait au taux actuel produit par un chinois de 0.5 tonne par an et par habitant, un européen en produit 3 et un américain 6. Cette augmentation brutale du niveau de carbone est un phénomène inédit de l'histoire climatique sur le dernier million d'années. Le système est en fait très équilibré dans la régulation du cycle du carbone et brasse environ 150 milliards de tonnes. La production actuelle humaine, qui est de l'ordre de 7 milliards de tonnes, peut sembler faible mais "permet" à ce système équilibré de se déséquilibrer. L'effet de serre est dû à moins de 1% de la masse totale de l'athmosphère et pour se donner une image, il est impossible de faire avancer un camion avec le pied sauf si le pied est placé au bon endroit, c'est à dire sur l'accélérateur.

Historiquement les modèles ne s'ont pas été conçus pour étudier le réchauffement climatique mais pour modéliser le climat avec les équations de mécanique des fluides et permettre de "construire" un objet informatique qui soit le plus près possible de la planète réelle. Le temps de calcul pendant ces mêmes années a fortement diminué, lorsqu'un calcul nécessitait un week-end aux début de l'ère informatique, il ne nécessite plus aujourd'hui que quelques dizaines de secondes.

Ce que nous donne un modèle c'est l'état de l'atmosphère environ toutes les 10 minutes, en faisant la "moyenne" de ces modèles on regarde si le résultat obtenu sur la planète " modèle" et le même que sur la planète réelle. On a construit ue planète qui est de plus en plus ressemblante à la planète réelle dans les dernières décennies. 80% du travail fait autour des modèles climatiques est occupé pour leur validation avec les observations effectuées. Un modèle est le fruit du travail d'une équipe de 50 à 100 personnes depuis plus d'une dizaine d'années. Il existe sur la planète une quinzaine de modèles différents correspondant au "tour de main de l'artisan" qui en est à l'origine. Pour faire des prévisions, ces modèles doivent prendre en compte l'activité humaine. Différents scénarios de référence ont été établis par le GIEC pour effectuer ces prévisions.

Les ordres de grandeur sont très importants, même s'il s'agit de 2 degrés. Ce que l'on voit là n'est que le début d'une série de phénomènes beaucoup plus violents.

Les prévisions faites dans les années 90 avec des modèles plus simples donnent des résultats de même nature qu'avec les modèles actuels plus précis.

Je vous laisse découvrir les 40 dernières minutes de la conférence par vous-même.

La sensibilité des modèles, un article du Monde: ICI

Quel sera le climat de la Terre lorsque la concentration atmosphérique en CO2 aura été multipliée par deux par rapport à l’époque préindustrielle? Cette question est un Graal pour les climatologues et leur réponse est très attendue par les décideurs politiques. Pourtant, si l’on en croit deux chercheurs qui publient une analyse aujourd’hui dans la revue Science, il vaudrait mieux laisser tomber cette quête et s’habituer à vivre dans l’incertitude. Gerard Roe et Marcia Baker, de l’université de Washington (Seattle, USA), estiment en effet que les incertitudes sur la réponse du climat aux changements atmosphériques sont trop grandes pour que les scientifiques puissent fournir des prédictions plus précises que les fourchettes actuelles.

Selon les données retenues par le Groupement intergouvernemental d’étude sur le climat (Giec/Ipcc), les températures augmenteront de 2°C à 4,5°C en cas de doublement de la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone. Si la fourchette basse encadrant cette sensibilité du climat a été affinée en 30 ans, la précision de la fourchette haute n’a pas beaucoup bougé, malgré des années de recherches et de modélisations sophistiquées, relèvent Roe et Baker. Se livrant à un complexe exercice mathématique, ces deux chercheurs tentent de modéliser l’incertitude inhérente à la sensibilité climatique afin de faciliter la tâche de leurs collègues climatologues.

Le problème vient des réactions climatiques liées au changement –ce qu’ils appellent le feedback. Que se passera-t-il lorsque la température aura augmenté de 4°C? De nombreux mécanismes seront modifiés : certains accélèreront le réchauffement, d’autres le freineront. Dans ce domaine, les petites incertitudes des processus physiques sont très largement amplifiées par les mécanismes climatiques, expliquent Roe et Baker.

Tout en espérant que leur équation facilite la recherche, les deux auteurs concluent que plus le réchauffement sera important, plus le feedback sera amplifié et plus le degré d’incertitude sera grand.

Pour compléter le tag " modélisation des évènements terrestres" de ce blog ( contient cette note ! ) ICI

Simulation de la marée dans l'océan Indien austral

2007-10-14T11:05:00+02:00

Un nouveau modèle de marée, régional et haute résolution, a été développé pour la région australe de l'océan Indien. Il a permis d'améliorer nettement la simulation des marées dans les zones côtières, ainsi que sous la plate-forme de glace d'Amery en Antarctique. Ce modèle permettra à l'avenir de mieux corriger les données satellitaires des effets de la marée dans cette région.

La comparaison des composantes de marée (amplitudes et phases) observées, issues de données GPS et de marégraphes, et modélisées met en évidence que ce nouveau modèle donne des résultats plus proches de la réalité que les modèles précédents et permet donc d'améliorer la connaissance de la marée dans cette région et de ses effets sur les plates-formes de glace.

Maillage utilisé pour la simulation de la marée.

L'article de Techno-sciences : ICI

Des mathématiques de la glace pour faciliter les prévisions du réchauffement climatique

2007-09-24T22:20:00+02:00

Des mathématiciens l'université de l'Utah sont arrivés à comprendre la façon dont l'eau des océans, saturée en sel s'écoule, dans la glace de mer - une découverte qui promet d'améliorer les prévisions de la façon dont le réchauffement global affectera ces blocs de glace polaires.

Dans le journal "Geophysical Research Letters", le mathématicien Ken Golden et ses collègues montrent que la saumure qui monte ou descend suit les " propriétés universelles de déplacement".

"Cela veut dire que se sont presque exactement les mêmes formules qui décrivent comment l'eau traverse les roches sédimentaires de la croûte terrestre qui s'appliquent à la saumure dans la glace, même si les détails microstruturaux des roches sont très différents de ceux de la glace de la mer." précise Golden, qui effectue actuellement des recherches sur un bateau australien en Antarctique.

"L'un des aspects les plus importants des blocs de glace polaire est le rôle qu'ils jouent dans l'albedo de la terre, afin de savoir si la terre absorbe ou rejette les radiations solaires entrantes" rappelle Golden. " La glace réfléchit, l'océan absorbe".

Ces nouvelles connaissances permettront de réaliser des modèles plus précis de prévision du climat.

L'intégralité de l'article en anglais ICI

Les tsunamis ont eu raison des mathématiques !

2007-09-08T14:05:00+02:00

Les écoulements impliqués dans les tsunamis ne peuvent pas être modélisés correctement via des modèles mathématiques, en raison des interactions particulièrement complexes avec les plages, les sédiments, les digues et ouvrages côtiers." Par ailleurs, "les générateurs d'ondes conventionnels n'ont pas permis, jusqu'ici, de simuler un tsunami à cause de la longueur d'onde très grande que cela nécessite de générer."

Le Royaume-Uni va donc se doter d'un simulateur de tsunamis pour palier cette " faiblesse ", entre autres, mathématique.

L'article complet : ICI

Les mathématiques contredisent le modèle théorique dominant de l'évolution du HIV

2007-06-26T19:10:00+02:00

La modélisation mathématique utilisant le modèle théorique actuel d'évolution du HIV montre qu'il devrait tuer en quelques mois et non en quelques années. Le virus pourrait s'adapter pendant l'infection mais le modèle reste à vérifier. Pour un peu plus de détails c'est ICI et en anglais.

Quand les mathématiques combattent la pollution

2007-04-07T15:05:00+02:00

Problème : Sachant que je possède un porc de 20 kg et qu'en trois mois, il grossit de 90 kg. Qu'est-ce que je dois lui faire manger pour minimiser ses rejets dans l'environnement, et ce, sans me ruiner? Voilà un énoncé qui a de quoi nous rappeler les problèmes écrits de nos cours de mathématiques du primaire. Même si l'on a surtout affaire ici à un problème environnemental, c'est vers le mathématicien François Dubeau, de la Faculté des sciences, que les chercheurs du Centre canadien de recherche et de développement sur le bovin laitier et le porc à Lennoxville se sont tournés pour trouver la solution.

L'article complet : ICI

Mathématiques et modélisation : le réchauffement climatique

2007-02-11T14:20:00+01:00

J'ai créé un nouveau Tag qui me faisait un peu défaut, celle des mathématiques dans leur fonction de science des modélisations et pour l'inaugurer j'y ai placé un site concernant le problème très médiatique du réchauffement climatique qui me parait extrémement solide et bien documenté : ICI

En ce qui me concerne, j'ai une interprétation personnelle et à court terme du réchauffement climatique :
" Si réchauffement climatique il y a, plus de vents il y aura !".

Réchauffement climatique

2007-01-04T14:10:00+01:00

Qu'est-ce que la théorie des coins de stabilisation ? : ICI

Le réchauffement climatique : mystifications et falsifications

2006-06-04T14:55:00+02:00

En format PDF : ICI

A compléter par toutes les notes du Tag " Modélisation des évènements terrestres " : ICI