Analyser 47 ans d’avalanches pour prévenir les risques futurs

Chalet totalement détruit par une avalanche de poudreuse exceptionnelle le 20 janvier 1981. Commune de La Morte, Isère, France.

Nous avons tous en tête des avalanches aux conséquences catastrophiques. Pour s’en prémunir, on a besoin de  construire des modèles de prédiction fiables et il est tout d’abord essentiel de comprendre les événements passés.
Un modèle récemment développé par des équipes de l’INRA et de l’IRSTEA décrit l’historique des avalanches ayant eu lieu entre 1946 et 2009 dans toute la région des Alpes françaises.

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Mais dis-moi laitier, ton lait va tourner !

Le boulevard périphérique : jonction à la porte Maillot

Les jonctions des réseaux génèrent l’essentiel des congestions régulières.

Il est aujourd’hui difficile d’ignorer les impacts néfastes de la congestion routière, rimant entre autres avec pollution et perte de temps. Afin de bien comprendre la formation des bouchons, il est nécessaire de se munir de modèles mathématiques aptes à reproduire des phénomènes observés en physique du trafic. En couplant ces modèles d’écoulements avec les modèles d’émissions de polluants, il est aussi possible d’estimer les nuisances environnementales du trafic. La modélisation mathématique donne également naissance à des outils numériques de simulation, permettant l’analyse de scénarios extrêmes de circulation. Cette analyse sera fiable si la théorie mathématique sous-jacente est assez avancée. Des progrès ont été récemment réalisés en ce sens.

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Ignorer la météo d’hier, c’est aussi louper celle de demain

image002Prévoir le temps est particulièrement difficile lorsque la circulation atmosphérique est instable. La météo de cette année en est un parfait exemple ! Pourtant, prédire avec fiabilité l’intensité et la trajectoire d’une tempête est nécessaire tant pour des raisons humaines qu’économiques. Pour augmenter cette fiabilité, Météo France a mis en service, dans les années 2000, des méthodes mathématiques d’assimilation de données, en particulier parce que ces méthodes auraient permis de mieux prévoir la tempête de 1999.
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Embouteillages, bruit et pollution

Les nuisances apportées par l’accroissement du trafic routier doivent être maitrisées.

Le développement routier a cru de manière exponentielle sur la Terre depuis la fin du XIXe siècle. S’il favorise les échanges et le développement économique, il s’accompagne aussi de nombreuses nuisances qu’il est important de maîtriser : congestions, consommation d’énergies non renouvelables et conséquences sur la pollution atmosphérique, émissions sonores… Pour associer développement durable et transports, les réflexions portent sur l’évolution technologique des véhicules et sur le développement de la multimodalité, c’est-à-dire l’association de plusieurs modes de transport.

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Plonger au cœur de la forêt par télédétection laser

télédection laser (LiDAR)

Les signaux Lidar permettent d’estimer la biomasse forestière.

Les écosystèmes forestiers rendent à notre planète de multiples services. En particulier, ils jouent un rôle de puits de carbone (ou puits de CO2) essentiel dans la régulation du changement climatique : grâce à la photosynthèse, les forêts absorbent le CO2 de l’atmosphère à mesure qu’elles grandissent, dans leurs feuilles, branches, tiges et racines. Elles constituent ainsi de vastes réserves de carbone et contribuent à lutter contre le réchauffement de la planète. Mais ces espaces naturels sont fragiles : dans un effort de maintenir intactes nos forêts et leurs réserves de carbone, la communauté internationale s’emploie à mettre en place une gestion durable des ressources forestières.

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L’histoire du modèle proie-prédateur ou la mathématique des poissons

A l’origine du modèle appelé « proie-prédateur » il y a un grand mathématicien italien, Vito Volterra (1860-1940) et une histoire de poissons.

Pendant la première guerre mondiale, Volterra fut très engagé comme militaire (malgré son âge) et comme directeur de « l’Ufficio Invenzioni e Ricerche ». Il fut l’un des mathématiciens italiens les plus actifs d’un point de vue scientifique et institutionnel : pendant les années 20, il fonda le « Consiglio Nazionale delle Ricerche » (CNR)  (l’équivalent du CNRS français) avec la conviction que les mathématiques étaient de plus en plus indispensables aux autres sciences. Lire la suite

Sillage d’avion et trafic dans les aéroports

Turbulence de sillage créée par un avion (en fausses couleurs)

Turbulence de sillage créée par un avion (en fausses couleurs).

Un enjeu crucial pour les grands aéroports est de comprendre les turbulences créées par un avion au décollage et à l’atterrissage. En effet, le passage d’une aile d’avion donne naissance à un important tourbillon d’air qui met plusieurs minutes à se dissiper. En raison de l’instabilité de l’air au cœur de ce tourbillon, il est très dangereux de faire passer un second avion immédiatement après. L’histoire de la sécurité aérienne compte plusieurs exemples de crashs dus à ce phénomène : un Airbus A330 à New York en 2001, un avion gouvernemental mexicain en 2008. Lire la suite

Et pourtant, elle tourne !

Le pendule de Foucault

Eppur si muove ! se serait écrié Galilée en 1633, en apprenant la condamnation par l’Église de la théorie selon laquelle la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil. C’est tout au moins ce qu’affirme une tradition très probablement fausse. Quoi qu’il en soit, aujourd’hui, tout le monde sait bien que la Terre tourne sur elle-même en faisant un tour par jour, mais, au fait, pourquoi en suis-je convaincu ?

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Regarder les tourbillons océaniques à la loupe

Deux tourbillons d’eau chaude de 100 km de diamètre se forment au nord du Gulf Stream. Le bleu correspond à de l’eau froide, le jaune et l’orange à des eaux plus chaudes.

La circulation océanique joue un rôle fondamental pour la vie marine (comme on l’a vu par exemple pour le bébé plancton) et certaines activités humaines telles que la navigation et la pêche. Pour décrire la façon dont les masses d’eau des océans se déplacent, il faut prendre en compte de multiples facteurs comme la rotation de la Terre, les courants à très grand échelle ainsi que les petites fluctuations provoquées par le vent. Parmi les phénomènes remarquables, certains tourbillons océaniques (aussi appelés vortex) s’étendent sur plusieurs dizaines de kilomètres et peuvent abriter des écosystèmes particulièrement intéressants. Comprendre qualitativement l’existence de ces tourbillons est un défi pour les mathématiciens.

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Estimer les effectifs des populations animales naturelles

Mouette rieuse Chroicocephalus ridibundus. Plus de 50 000 individus ont été bagués depuis 1976 dans le cadre d’une étude démographique à long terme de la population de mouettes rieuses nichant dans la plaine du Forez (Loire).

Les variations des effectifs des populations animales sont un vif sujet d’intérêt pour les sociétés humaines. On peut citer par exemple les stocks de poissons marins ou les populations de moustiques porteurs de maladies. Le développement de certaines populations peut conduire à des situations de conflit, c’est le cas pour le retour du loup en France et les interactions problématiques avec les éleveurs, et pour l’augmentation des dégâts dans les cultures céréalières par les sangliers. La mise en œuvre d’une gestion ou d’une régulation de telles populations doit se baser sur des connaissances appropriées, et en particulier sur des estimations des effectifs  et de leur évolution. Cependant, un recensement complet est impossible car tous les individus ne peuvent être observés, notamment s’ils sont mobiles et discrets comme le loup. On recourt alors le plus souvent à des méthodes d’échantillonnage d’individus marqués ou reconnaissables (par leur pelage, leur ADN…) et à des outils de modélisation appropriés pour obtenir des estimateurs, dans le cadre de qu’il est convenu d’appeler les « méthodes de capture-recapture ».

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Modéliser, comprendre et combattre la ségrégation sociale

Frederik_de_Klerk_with_Nelson_Mandela_-_World_Economic_Forum_Annual_Meeting_Davos_1992

Frederik de Klerk et Nelson Mandela à Davos, en janvier 1992.

Suite au décès de Nelson Mandela, il est beaucoup question de ségrégation sociale. L’Apartheid était une ségrégation institutionnalisée imposée par la classe dominante de manière violente. De même, les Etats du sud des Etats-Unis imposaient par la loi une séparation blancs/noirs dans la vie publique. Avec la disparition de cette ségrégation ayant force de loi, et avec l’évolution des mentalités, ne devrait-on pas observer davantage de mixité sociale ? Nous avons déjà vu sur ce blog qu’un ensemble de stratégies individuelles (voire individualistes) ne menait pas souvent à un état collectivement souhaitable. C’est sous cet angle (un brin pessimiste !) que nous allons aborder ici la ségrégation sociale.

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Les glaciations : CO2 ou astronomie ?

Recent (black) and maximum (grey) glaciation of the northern hemisphere during the Quaternary climatic cycles

Calottes de glace de l’hémisphère nord aujourd’hui (en noir) et leur extension maximale (en gris) pendant les cycles climatiques du Quaternaire.

Avec la découverte des périodes glaciaires au XIXème siècle, il est devenu évident que le climat de la Terre n’est pas figé et peut changer au cours du temps. Dès lors, deux principales théories se sont opposées pour expliquer de tels changements climatiques.

Depuis l’antiquité, les astronomes savent qu’il existe un troisième mouvement de la Terre, outre la rotation (cycle diurne) et la révolution (cycle annuel) de notre planète. Puisqu’il existe des changements de température flagrants associés aux deux premiers cycles, ce troisième mouvement, appelé la précession des équinoxes (cycle de 25 700 ans), pouvait peut-être lui aussi générer des variations climatiques.

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Sir Ronald Fisher, biologiste ou mathématicien de génie ?

Ronald Fisher est un statisticien britannique considéré par certains comme « le meilleur biologiste évolutionnaire après Darwin ». C’est le non moins célèbre Richard Dawkins qui l’a suggéré en 1995 dans son livre « River out of Eden ».

Il naît en 1890 à Londres, en Angleterre. Après des études de mathématiques et de physique, il participe dès 1911 aux rencontres de la société eugéniste fondée par Galton et s’attaque aux problèmes statistiques que posent les travaux de Galton et Mendel en génétique des populations. Lire la suite

Voir les trous noirs

Comment voir un trou noir ?

Comment voir un trou noir ?

La théorie de la relativité générale explique comment les rayons lumineux sont déviés par les objets massifs. Les trous noirs apparaissent comme des solutions particulières des équations d’Einstein, mises en évidence par Roy Kerr il y a tout juste 50 ans. Comprendre les trous noirs et mettre au point des techniques pour les observer repose sur une étude de ces solutions. Aujourd’hui, on ne dispose que d’observations indirectes de trous noirs, c’est-à-dire que la présence d’un trou noir est l’explication la plus simple des phénomènes observés. L’enjeu est donc d’exhiber théoriquement des preuves directes de leur existence, en vue d’une observation expérimentale future.

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Où vont les nuages ?

Image satellite MSG canal infrarouge, système nuageux convectif.

Image satellite de densité de glace au Pôle Nord.

Pour suivre le parcours d’un nuage dans une séquence d’images, il devrait suffire d’en connaître le contour, n’est-ce pas ? Certes, mais c’est tout sauf simple !

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Quand a commencé la guerre du Pacifique ?

International_Date_Line

La ligne de changement de date se situe au milieu du Pacifique.

La guerre du Pacifique est un conflit armé qui opposa l’Empire du Japon aux États-Unis d’Amérique et ses alliés, les puissances coloniales européennes. Si les origines de cet affrontement sont bien antérieures aux années 1940, la guerre du Pacifique à proprement parler commence en décembre 1941 avec les attaques simultanées de la base navale américaine de Pearl Harbor dans le Pacifique et des garnisons britanniques en Asie du Sud-est.

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Pourquoi grelotte-t-on alors que la planète se réchauffe ?

La Grande-Bretagne sous la neige l’hiver 2010

Ces dernières années, l’Europe a connu des vagues de froid hivernal remarquablement intense. L’hiver 2009-2010 et les mois de décembre 2010 et de février 2012 se sont particulièrement distingués par des températures glaciales, battant localement quelques records. Dans le contexte du changement climatique, une telle succession d’épisodes froids s’accompagne de questions concernant les aspects régionaux du réchauffement global, voire de doutes quant à l’existence de ce dernier. Alors, pourquoi grelotte-t-on alors que la planète se réchauffe ?

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Hasard et glaciations

Glacier Mittag-Leffler

Glacier Mittag-Leffler, Svalbard (Norvège)

Les données paléoclimatiques (relevant des climats anciens), obtenues par l’analyse de carottes glaciaires, montrent que la Terre a connu sept glaciations majeures lors des 700 000 dernières années. Elles sont apparues avec une remarquable régularité, environ tous les 90 000 ans. C’est le scientifique écossais James Croll qui proposa le premier une explication de cette régularité : celle-ci serait due à des variations (quasi-)périodiques des paramètres orbitaux de la Terre, qui influencent l’insolation et donc le climat. Le mathématicien et astronome serbe Milutin Milankovic développa cette théorie entre 1912 et 1942, effectuant de longs calculs des variations de l’orbite terrestre.

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La recolonisation par les végétaux après une ère de glaciation

Le paléobotaniste Clement Reid s’est intéressé en 1899 à la recolonisation du nord du continent européen par certains végétaux à l’issue des dernières glaciations, il y a environ 11 000 ans. Pourtant, les premiers calculs, effectués au début des années 50 par Reid et confirmés par Skellam, trouvaient d’après les distances moyennes de dispersion des graines qu’il fallait environ un million d’années aux espèces pour repeupler le continent. Lire la suite

Pour donner une position, mon GPS doit savoir l’heure qu’il est !

Le système GPS.

 

Le système GPS, comme les autres systèmes de navigation par satellites (Galiléo, Glonass…),  possède une constellation de satellites qui tournent autour de la terre. Chacun d’eux émet une onde électromagnétique qui voyage à la vitesse de la lumière.
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