La théorie du chaos fournit des indices pour contrôler le temps

La théorie du chaos fournit des indices pour contrôler le temps

Figure 1. Espace des phases du modèle de Lorenz à trois variables. (a) Attracteur papillon de Lorenz du NR sans contrôle; (b) le NR sous contrôle (=0,05, J=⌈4J0⌉). Chaque point montre chaque pas de temps pour 8000 pas. Crédit: Processus non linéaires en géophysique (2022). DOI : 10.5194 / npg-29-133-2022

Dans le cadre d’un projet dirigé par le RIKEN Center for Computational Science, des chercheurs ont utilisé des simulations informatiques pour montrer que des phénomènes météorologiques tels que des averses soudaines pourraient potentiellement être modifiés en apportant de petits ajustements à certaines variables du système météorologique. Ils l’ont fait en tirant parti d’un système connu sous le nom d ‘«attracteur de papillon» dans la théorie du chaos, où un système peut avoir l’un des deux états – comme les ailes d’un papillon – et qu’il bascule entre les deux états en fonction de petits changements dans certaines conditions.

Alors que les prévisions météorologiques ont atteint des niveaux de précision élevés grâce à des méthodes telles que les simulations basées sur des superordinateurs et l’assimilation de données, où les données d’observation sont incorporées dans les simulations, les scientifiques espéraient depuis longtemps pouvoir contrôler le temps. La recherche dans ce domaine s’est intensifiée en raison du changement climatique, qui a entraîné des phénomènes météorologiques plus extrêmes tels que des pluies torrentielles et des tempêtes.

Il existe actuellement des méthodes de modification du temps, mais elles ont eu un succès limité. L’ensemencement de l’atmosphère pour induire la pluie a été démontré, mais cela n’est possible que lorsque l’atmosphère est déjà dans un état où il pourrait pleuvoir. Des projets de géo-ingénierie ont été envisagés, mais n’ont pas été réalisés en raison de préoccupations concernant les effets imprévus à long terme qu’ils pourraient avoir.

Comme approche prometteuse, les chercheurs de l’équipe RIKEN se sont tournés vers la théorie du chaos pour créer des possibilités réalistes d’atténuation des événements météorologiques tels que les pluies torrentielles. Plus précisément, ils se sont concentrés sur un phénomène connu sous le nom d’attracteur papillon, proposé par le mathématicien et météorologue Edward Lorentz, l’un des fondateurs de la théorie moderne du chaos. Essentiellement, cela fait référence à un système qui peut adopter l’une des deux orbites qui ressemblent aux ailes d’un papillon, mais qui peut changer les orbites de manière aléatoire en fonction de petites fluctuations du système.

Pour effectuer le travail, l’équipe RIKEN a exécuté une simulation météorologique, pour servir de contrôle de la “nature” elle-même, puis a exécuté d’autres simulations, en utilisant de petites variations dans un certain nombre de variables décrivant la convection – comment la chaleur se déplace à travers le système – et ont découvert que de petits changements dans plusieurs des variables ensemble pouvaient conduire à ce que le système soit dans un certain état une fois qu’un certain laps de temps s’était écoulé.

Selon Takemasa Miyoshi du RIKEN Center for Computational Science, qui a dirigé l’équipe, “Cela ouvre la voie à la recherche sur la contrôlabilité du temps et pourrait conduire à la technologie de contrôle du temps. Si elle se concrétise, cette recherche pourrait nous aider à prévenir et à atténuer les tempêtes de vent extrêmes”. , comme les pluies torrentielles et les typhons, dont les risques augmentent avec le changement climatique.”

“Nous avons construit une nouvelle théorie et méthodologie pour étudier la contrôlabilité du temps”, poursuit-il. “Sur la base des expériences de simulation de système d’observation utilisées dans les études de prévisibilité précédentes, nous avons pu concevoir une expérience pour étudier la prévisibilité basée sur l’hypothèse que les vraies valeurs (nature) ne peuvent pas être modifiées, mais plutôt que nous pouvons changer l’idée de ce qui peut être modifié (l’objet à contrôler).”

En ce qui concerne l’avenir, dit-il, “Dans ce cas, nous avons utilisé un modèle idéal à faible dimension pour développer une nouvelle théorie, et à l’avenir, nous prévoyons d’utiliser des modèles météorologiques réels pour étudier la contrôlabilité possible du temps.”

L’ouvrage, publié en Processus non linéaires en géophysiquea été réalisé dans le cadre du programme Moonshot R&D Millennia, contribuant au nouvel objectif Moonshot #8.


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Plus d’information:
Takemasa Miyoshi et al, Expérience de simulation de contrôle avec l’attracteur papillon de Lorenz, Processus non linéaires en géophysique (2022). DOI : 10.5194 / npg-29-133-2022

Citation: La théorie du chaos fournit des conseils pour contrôler la météo (2022, 28 mars) récupéré le 28 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-chaos-theory-hints-weather.html

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