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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 l'air avec...). 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...), 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 de Deepwater Horizon (Deepwater Horizon était une plate-forme pétrolière louée par la compagnie pétrolière BP pour forer dans le golfe du Mexique...), il est essentiel de disposer d'outils qui prédisent comment le pétrole 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 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 fréquences...) 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, 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...) ou au chaos. Mais, dans les faits, en examinant des ensembles de données, on peut découvrir des répétitions dans les mouvements de l'air et de l'eau.» Au cours de la dernière décennie, 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 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 mammifères qui englobe...) 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...) ou un océan 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 /...) océanique se compare à une ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les...) bourdonnante et à son réseau de routes», explique monsieur Haller, «sauf que les chemins sont invisibles dans l'océan; 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 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...). 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...) 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 (Deepwater (323 habitants) est un village des Northern Tablelands, une région de Nouvelle-Galles-du-Sud en Australie à 644 kilomètres au nord-nord-ouest de...) 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,...), 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 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 du programme...), 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 recherche...) BP/Golfe du Mexique et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

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Source: Université McGill