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Posté par Adrien le Mardi 13/03/2012 à 12:00
Des calculs pour mieux prédire les mouvements de polluants
Des méthodes mathématiques contribuent à prédire le mouvement du pétrole et des cendres à la suite de désastres environnementaux.

En avril 2010, lorsque le pétrole s'est mis à jaillir dans le Golfe du Mexique, des amis ont demandé à George Haller s'il suivait son mouvement. C'est que le professeur de génie de McGill s'attache depuis des années à découvrir des manières de mieux comprendre les tendances répétitives propres au mouvement - en apparence chaotique - des océans et de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de...). Entretemps, des collègues de Josefina Olascoaga, à Miami (Miami est une ville importante située au sud-est de la Floride, aux États-Unis d'Amérique. Chef-lieu du comté de Miami-Dade, c'est, par sa population de 392 417 habitants[1] (2005), la deuxième municipalité de Floride après...), posaient à la géophysicienne une question semblable. Heureusement, elle suivait ce mouvement.

Pour les personnes qui sont engagées dans la gestion des retombées des désastres environnementaux comme le déversement pétrolier (Un pétrolier est un navire citerne servant à transporter le pétrole ainsi que ses dérivés (essence). Pour le transport d'autres liquides, les navires ont d'autres appellations : les méthaniers qui transportent le...) de Deepwater Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres...), il est essentiel de disposer d'outils qui prédisent comment le pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole fournit la quasi...) se déplacera, pour qu'on puisse optimiser l'utilisation des ressources afin de maîtriser le déversement. Grâce à des travaux réalisés par George Haller et Josefina Olascoaga, il semble que de tels outils seront bientôt possibles. Les techniques de calcul de madame Olascoaga et la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou...) de monsieur Haller, pour prédire le mouvement du pétrole dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), sont également applicables à la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes...) de cendres dans les airs à la suite d'une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...) volcanique.

"Dans des systèmes complexes comme les océans et l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), il existe nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de caractéristiques que nous ne pouvons comprendre spontanément", explique monsieur Haller. "Les gens avaient l'habitude d'attribuer ces caractéristiques au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un...) ou au chaos. Mais, dans les faits, en examinant des ensembles de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), on peut découvrir des répétitions dans les mouvements de l'air et de l'eau." Au cours de la dernière décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.), l'équipe a mis au point (Graphie) des méthodes mathématiques pour décrire ces structures cachées qu'on appelle maintenant de manière générale des structures lagrangiennes cohérentes, du nom du mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son...) français Joseph-Louis Lagrange (Joseph Louis, comte de Lagrange (Giuseppe Lodovico Lagrangia en italien) (25 janvier 1736, Turin - 10 avril 1813, Paris) est un mathématicien et astronome italien.).

"Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le monde (Le mot monde peut désigner :) connaît le Gulf Stream (Le Gulf Stream est un courant océanique qui prend sa source entre la Floride et les Bahamas et se dilue dans l'océan Atlantique vers la longitude du Groenland. Son nom est abusivement...) et les vents qui soufflent d'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) en est au Canada", de dire monsieur Haller,"mais au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) de ces vastes mouvements d'air ou d'eau, on constate des répétitions locales étranges qui guident le mouvement des particules individuelles." Et d'ajouter madame Olascoaga: "Bien que le phénomène soit invisible, si vous pouvez vous imaginer debout dans un lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer...) ou un océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...) avec un pied dans l'eau chaude et l'autre, juste à côté, dans l'eau froide, alors vous avez fait l'expérience d'une structure lagrangienne cohérente qui circule quelque part entre vos pieds."

"Le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est...) océanique se compare à une ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à moins de 200 m chacune, par...) bourdonnante et à son réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud...) de routes", explique monsieur Haller, "sauf que les chemins sont invisibles dans l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence...); ils sont en mouvement et transitoires." La méthode que les chercheurs Haller et Olascoaga ont mise sur pied leur permet de détecter les noyaux des structures lagrangiennes. Au sein du réseau complexe du flux océanique, ce sont les équivalents des intersections des routes, et ils sont essentiels pour comprendre le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture...) du pétrole déversé. Ces intersections réunissent le flux provenant de directions opposées et rejettent la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) d'eau ainsi produite. Lorsqu'un tel noyau de structures lagrangiennes cohérentes émerge et nourrit une impulsion à l'intérieur du déversement, nous savons que le pétrole ne pourra que s'écouler au cours des quatre à six prochains jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...). Cela signifie que les chercheurs sont maintenant capables de prédire les modifications radicales des mouvements de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) qu'on croyait autrefois imprévisibles.

Ainsi, bien que le professeur Haller ne suivait pas la trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma coronal, à travers des images haute...) du déversement de pétrole pendant la catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.) de Deepwater Horizon, Josefina Olascoaga et lui ont réuni leurs forces pour mettre au point une méthode qui ne fait pas que suivre le déversement; elle prédit véritablement les changements importants quant à la manière dont celui-ci se déplacera. Les deux chercheurs ont bon espoir que cette nouvelle méthode mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations....) contribuera à la prise de décisions bien informées, dans l'objectif de maîtriser la pollution.

Pour lire un résumé de l'article qui vient d'être publié dans Proceedings of the US National Academy of Science: http://www.pnas.org/

Les travaux ont été financés par la U.S. Fondation nationale pour la science, la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable...), l'initiative de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) BP/Golfe du Mexique et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

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Source: Université McGill