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

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.

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

Une fructueuse collaboration entre l'Institut d'ingénierie électrique [1] de l'Académie slovaque des sciences (SAV) à Bratislava et l'Université autonome de Barcelone (UAB [2]) a permis la fabrication d'un objet de forme cylindrique dont l'enveloppe comme le contenu sont totalement indétectables aux champs magnétiques extérieurs. L'équipe de chercheurs de l'UAB a élaboré le modèle mathématique permettant de concevoir le dispositif puis a fait appel, pour la partie expérimentale du projet, au laboratoire de mesure électromagnétique de l'Institut d'ingénierie électrique de la SAV.

Ce cylindre est construit en utilisant un matériau supraconducteur à haute température [4], sous forme de ruban enroulé à l'intérieur, réfrigéré avec de l'azote liquide et recouvert d'une couche de fer, de nickel et de chrome. Cette couche de supraconducteur empêche le champ magnétique extérieur d'atteindre l'intérieur du cylindre mais déforme ses lignes et rend ainsi le cylindre détectable. Pour éviter cette détection, la couche extérieure de ferromagnétique [5], faite de fer, de nickel et de chrome, provoque l'effet opposé. Elle attire les lignes de champ magnétique et compense la distorsion crée par le supraconducteur, sans pour autant permettre aux lignes de champ d'atteindre l'intérieur. L'effet global est un champ magnétique complètement inexistant à l'intérieur du cylindre et absolument aucune distorsion dans le champ magnétique extérieur.

Fig 1. Le ferromagnétique attire les lignes de champ magnétique (à gauche), le supraconducteur repousse les lignes de champ magnétique (au centre) et l'association des deux rend tout objet à l'intérieur du cylindre magnétiquement indétectable
Crédits : Institut d'ingénierie électrique de l'Académie slovaque des sciences

Les dernières recherches sur l'invisibilité avaient été menées en 2006 par des physiciens de l'Imperial College à Londres, sous la direction de M. Pendry, et de l'université britannique Saint Andrews. Ils avaient établi que des matériaux avec des propriétés électromagnétiques configurées de manière adéquate pouvaient guider la lumière autour d'un objet de telle sorte que sa trajectoire d'ensemble ne soit pas perturbée. A une certaine distance, à la fois l'objet et la " cape " seraient invisibles. Cependant, pour que cela fonctionne avec la lumière visible, la permittivité électrique et la perméabilité magnétique du matériau, qui décrivent sa réponse aux champs électriques et magnétiques, auraient besoin de varier significativement tout au long de la " cape ". C'est en 2008 que la " cape " d'invisibilité aux champs magnétiques statiques a vu le jour, toujours à l'Imperial College. Il suffisait alors de faire varier la perméabilité magnétique sans avoir à modifier la permittivité électrique mais cette perméabilité devait être anisotrope, c'est-à-dire prendre des valeurs différentes suivant les directions. Le dispositif mis en place par les équipes espagnoles et slovaques est plus simple, la perméabilité est ici isotrope.

Les résultats de ce projet de recherche ouvrent la voie à de possibles applications médicales. En effet, le dispositif est simple à mettre en oeuvre, ne nécessite que des matériaux prêts à l'usage et coûterait aux environs de mille euros. Dans le futur, il pourrait servir par exemple à la protection des stimulateurs cardiaques contre les champs magnétiques puissants pour les patients ayant à subir une IRM (Imagerie par résonance magnétique). D'après M. Gömöry, directeur de l'équipe slovaque, ces résultats amélioreront également la compréhension de l'influence des champs électromagnétiques sur notre vie. Ainsi, si l'on décide un jour de se débarrasser du nuage électromagnétique qui nous entoure, cette " cape " pourrait agir comme un bouclier.

Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69822.htm

Des ordinateurs capables de battre les meilleurs joueurs de go(1) ? C'est encore impossible mais la donne pourrait bientôt changer grâce aux travaux de deux théoriciens du CNRS des laboratoires de physique théorique (Université Toulouse III-Paul Sabatier/CNRS) et de physique théorique et modèles statistiques (Université Paris-Sud/CNRS). Pour la première fois, ils ont appliqué la théorie des réseaux à un jeu de stratégie. Leurs résultats, publiés dans la revue Europhysics Letters, devraient améliorer les futurs programmes de simulation.

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© O. Giraud et B. Georgeot

A partir de leur graphe, les chercheurs ont obtenu ces motifs (de 9 intersections chacun) qui montrent les coups les plus fréquents ou regroupent des coups stratégiques (il s'agit de motifs sur lesquels se localisent les vecteurs propres associés à trois grandes valeurs propres de la matrice d'adjacence pondérée du graphe). La 1ère ligne correspond aux dix motifs les plus fréquents dans le jeu de go. La 2ème ligne isole des motifs dont la plupart correspondent à une situation bien connue dans le jeu de go : le Ko (éternité). Quant à la 3ème ligne, la majorité de ses motifs correspond à des situations où des chaînes de pierres se connectent. Noir joue à l'emplacement de la croix.

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Notes :

(1) Originaire de Chine, le jeu de go est un jeu de stratégie, opposant deux adversaires qui placent à tour de rôle des pierres noires et blanches sur un plateau appelé goban. Les joueurs tentent ainsi de contrôler le plan de jeu en y construisant des « territoires » qui se comptent en points. Chaque « pierre » représente un soldat ; les soldats encerclés deviennent des prisonniers (source : wikipedia).

La source : Communiqué de Presse du CNRS