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modélisation des événements terrestres

  • Mathématiques et tsunami

    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

    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

    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

  • Le réchauffement climatique va réduire les populations de mangeurs de plantes

    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