Systèmes complexes et intermittence : les clés du succès en géosciences ?
Chacun convient que notre planète est un système complexe, sans même demander une définition de ce concept. Mais combien conviendraient que sa compréhension peut grandement bénéficier des derniers développements des méthodes et théories des systèmes complexes ? Que, de plus, les géosciences se sont vues dans l’obligation de contribuer à ces développements pour assurer leur propre avancement ?
Selon la feuille de route française sur les systèmes complexes, un tel système est en général un système composé d’un grand nombre d’entités hétérogènes, parmi lesquelles les interactions locales créent des niveaux multiples de structure et d’organisation collectives. Une caractéristique unique des systèmes complexes, généralement négligée par la science traditionnelle, est l’émergence de superstructures non triviales qui dominent souvent le comportement du système et ne peuvent pas être facilement rattachées aux propriétés des entités constitutives.
Les écoulements turbulents ont été inspirants : leur complexité a commencé à être maîtrisée lorsque leur agitation a été perçue comme résultant d’une cascade de tourbillons de différentes tailles. Suivant ce paradigme, des techniques ont été développées pour l’analyse et la modélisation des systèmes exhibant une forte variabilité sur une grande gamme d’échelles spatio-temporelles.
Ces développements ont progressivement mis en valeur un degré supérieur de complexité, appelé intermittence, car la turbulence est loin d’être homogène. C’est une propriété assez générique des systèmes complexes : les niveaux de plus en plus élevés d’activité sont concentrés dans des fractions d’espace de plus en plus petites, en fait de dimension (fractale) de plus en plus petite, d’où le terme de comportement « multifractal ».
HM&Co contribue au développement de cette approche et de ses applications diversifiées en géosciences, particulièrement pour ce qui concerne la gestion et la planification environnementales des villes dans le contexte du changement climatique, afin de mieux quantifier ce dernier et ses impacts et de rendre les espaces urbains plus résilients.