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modélisation des événements terrestres - Page 4

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

    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

    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 ?

    130939426.jpgPour 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-

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    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

    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.

     

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    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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