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L’effet papillon n’existe plus en matière de climatologie ? C’est effet de serre contre effet papillon ?!

vendredi 25 octobre 2019, par Robert Paris

L’effet papillon n’existe plus en matière de climatologie ? L’imprédictibilité du chaos déterministe climatique aurait été tuée par la thèse du changement climatique global qui se dit prédictive…

L’effet papillon en Physique :

« Une cause très petite, qui nous échappe, détermine un effet cousidérable que nous ne pouvons pas ne pas voir, et alors nous disons que cet effet est dû au hasard...Mais, lors même que les lois naturelles n’auraient plus de secret pour nous, nous ne pourrons connaître la situation initiale qu’approximativement. Si cela nous permet de prévoir la situation ultérieure avec la même approximation, c’est tout ce qu’il nous faut, nous dirons que le phénomène a été prévu, qu’il est régi par des lois ; mais il n’en est pas toujours ainsi, il peut arriver que de petites différences dans les conditions initiales en engendrent de très grandes dans les phénomènes finaux... » expose Poincaré. Comme exemple de cette sensibilité aux conditions initiales, Henri Poincaré cite la trajectoire des cyclones (presque « l’effet papillon ») et. plus frappant encore, la conception de Napoléon par ses parents...

Certains scientifiques affirment avoir démontré que l’effet papillon ne s’appliquerait pas au climat terrestre. Il se trouve, comme par hasard, que ce sont des partisans de la thèse controversée et non prouvée du « changement climatique global » Par contre, la thèse selon laquelle les équations différentielles non linéaires qui sous-tendent le climat sont fondées sur plus de trois paramètres sont du domaine du chaos déterministe est prouvée scientifiquement ! Ils voudraient que tout le climat, ce ne soit que de l’effet de serre !!! Examinons pourquoi cette thèse est en contradiction avec celle affirmant que le climat est un phénomène physique appelé « chaos déterministe ». Qu’en est-il en réalité ? Qui l’emporte en matière de climat terrestre : réchauffement prédictible ou effet papillon imprédictible ?

Un système déterministe et chaotique amplifie les petits écarts initiaux ; il fait accéder les phénomènes microscopiques à l’échelle macroscopique ; il est fondamentalement instable de part sa dépendance sensitive aux conditions initiales qu’illustre l’exemple suivant reprit au célèbre météorologue Edward Lorenz : un battement d’aile de papillon à Pékin peut provoquer une tempête à New-York, c’est l’effet papillon. Avec l’effet papillon, les petites échelles interférent avec les grandes puisque de petits événements atteignant un seuil critique pouvaient engendrer des grosses perturbations.

C’est ce que l’on appelle l’ « effet papillon », « l’effet boule de neige », « l’effet de pointe », « l’effet d’avalanche » ou, en termes moins imagés, la sensibilité aux conditions initiales. Deux points de départ très proches l’un de l’autre mènent rapidement à des situations complètement divergentes, comme dans le schéma d’une évolution météorologique. Comme le suggère l’expression effet boule de neige, il y a une croissance multiplicative. Plus la boule est déjà grosse plus elle grossit. Donc la croissance entraîne la croissance et du coup une petite cause peut entraîner un grand effet, si grand même que l’effet peut atteindre un niveau hiérarchique plus élevé. Ce type de situation est beaucoup plus courant qu’il n’y parait et a des propriétés très spéciales. Et d’abord une conséquence négative : bien que le système obéisse à une loi, il n’y a pas prédictibilité. Mais cela a aussi une conséquence extrêmement intéressante : il s’agit de systèmes déterministes qui produisent de la nouveauté, de nouvelles structures, un nouveau mode d’organisation qui n’étaient pas inscrits dans les règles de départ. Comme tous les phénomènes chaotiques, la météo terrestre est capable de brutales innovations. Le dernier ouragan nous l’a montré et des tempêtes ont bien des fois été une surprise. Inutile donc de chercher à prédire à partir des lois chaotiques de la météo. Si ces lois disent une chose, c’est bien que la météo n’est pas prédictible à long terme ! Mais cela ne signifie pas qu’il s’agit seulement de désordre. Il y a de l’ordre aussi dans la météo. Les types de climats sont durables et l’histoire des climats terrestres montre qu’ils changent brutalement au bout de quelques millions d’années. Cela signifie qu’un certain équilibre entre les masses d’air dans l’ensemble planétaire peut changer et se modifier, non sur quelques jours mais pour des durées considérables. On conçoit que produire de la nouveauté soit une propriété qui nous intéresse quand il s’agit de comprendre comment de nouvelles espèces peuvent naître ! Rappelons que rien de neuf n’apparaît dans un système périodique ou linéaire. Quand on le perturbe, faiblement ou fortement, tout au plus du désordre peut succéder à l’ordre très régulier. Au contraire, le chaos possède une capacité de s’organiser spontanément et l’ordre issu du chaos peut présenter une organisation à de nombreux niveaux, ce qui a un grand intérêt pour modéliser et comprendre le vivant. Dans des phénomènes dynamiques qui s’appuient sur des variables présentant un désordre permanent, pour voir se former un ordre extraordinairement structuré il n’y a pas besoin d’une loi complexe. Il suffit d’une loi non-linéaire, même une loi très simple, et d’au moins trois paramètres. Et cette propriété est très courante dans la matière, comme dans le processus de la vie. C’est même la linéarité qui est un cas plutôt rare dans la nature. Une loi linéaire est fondée sur la proportionnalité entre des facteurs et est représentée graphiquement par une ligne droite. Elle est prédictible car les effets sont proportionnés aux causes. Une telle loi ne donne pour chaque condition initiale qu’une seule solution possible contrairement à la grande variété de solutions avec saut d’une solution à l’autre dans une fonction chaotique. Un phénomène linéaire peut se maintenir ou être détruit mais pas se modifier. Dans un premier temps la science a exploité toutes les possibilités d’expliquer les phénomènes par des linéarités pour la seule raison que, dans ce cas, on était capable de résoudre les équations. Mais cela a créé l’illusion qu’une croissance linéaire était quelque chose de naturel alors, qu’au contraire, c’est plutôt exceptionnel. Il faut souligner l’importance de la non-linéarité en mettant en parallèle les propriétés des deux types de fonctions. Une fonction non-linéaire peut provoquer l’amplification de toutes petites mutations ; elle peut les stabiliser et fonder des structures stables. Du coup, ordre et désordre, loin d’être contradictoires, ne sont que les deux faces de la même propriété de non-linéarité. Des mathématiciens comme Poincaré, Kolmogorov ou Smale ont démontré que, pour un phénomène comprenant au moins trois variables, la non-linéarité implique le chaos déterministe. La théorie du chaos déterministe est une révolution conceptuelle de la science. C’est ce nouveau point de vue qu’il est fondamental de comprendre. En ce qui concerne la dynamique, il y a toujours eu en sciences deux démarches opposées. La première consiste à supposer que les effets sont proportionnels aux causes, que l’immobilité est plus naturelle que le mouvement, que ce dernier provient de l’action extérieure sur le système plutôt que de l’évolution interne et qu’un système laissé à lui-même aura spontanément tendance à aller vers la stabilité. La deuxième démarche, celle du chaos, considère que l’agitation aléatoire est la plus fréquente dans la nature mais que celle-ci toutefois peut être à la base de structures dynamiques mais durables. Jusque là on croyait que lorsqu’un phénomène obéit à une loi, l’ordre et le désordre, la stabilité et l’instabilité, la continuité et la discontinuité s’opposaient nécessairement. Cette manière de voir est remise en question. Elle ne convenait que parce que l’on ne traitait que des phénomènes impliquant une ou deux variables du fait de la difficulté des calculs comportant trois variables et plus. Or il s’avère qu’à partir de trois variables, on peut avoir un état dynamique durable fondé sur une instabilité sous-jacente. L’ancienne conception de la stabilité signifiait que le mouvement diminue de plus en plus pour finir par s’arrêter. Mais, au contraire, les états globalement stables qu’étudie le chaos sont dynamiques, c’est-à-dire continuellement en changement et en mouvement. Les variables ne vont pas vers l’immobilité ; la stabilité, qui n’est que globale et non locale, correspond au fait que dans une zone le nombre de variables, évoluant de manière indépendante, diminue. Ce nombre, appelé degré de liberté du système, indique combien de variables sont nécessaires pour décrire le phénomène. Ces variables peuvent varier de manière aléatoire mais l’ensemble du phénomène reste longtemps dans ces zones où le degré de liberté est moindre. Cette stabilité globale d’une zone n’empêche pas les mouvements ni les changements et, au bout d’un certain temps, le passage d’une zone à une autre, d’un ordre à un autre. Il y a à la fois agitation et constitution de structures avec possibilité de plusieurs niveaux de structure. Il est même possible que l’on ait stabilité à un niveau, en même temps qu’instabilité à un autre ou encore continuité à un niveau et discontinuité à un autre : on est à la frontière de l’ordre et du désordre. C’est ce type de phénomène qui explique que la matière passe brutalement de l’état solide à l’état liquide puis à l’état gazeux. Le désordre sous-jacent qui permet ces divers modes d’organisation est le mouvement des molécules. Cette agitation moléculaire, appelée mouvement brownien, est un exemple classique de phénomène chaotique. Les molécules s’agitent en tous sens et, en se cognant entre elles, établissent dans un récipient un certain niveau moyen d’agitation au bout d’un certain temps, ce qui détermine une température stable. On sait que ce mouvement permet plusieurs niveaux d’organisation comme gaz, liquide et solide avec un saut qualitatif de l’un à l’autre. L’ordre liquide obéit à certaines lois et ces lois changent brutalement et radicalement en passant à l’ordre gazeux. C’est une transition de phase et un saut qualitatif. La matière s’organise d’elle-même, du fait de ses propres lois. Même si une intervention extérieure peut permettre de sauter d’un état à un autre, ce n’est pas cette action externe qui définit le nouvel état. Le passage d’un ordre à un autre peut dépendre de la contingence des forces extérieures et dépendent toujours de la contingence des chocs moléculaires, mais il est cependant fondé sur les lois de la thermodynamique. Comme on le voit, obéir à une loi n’est pas incompatible avec être fondé sur du désordre et du hasard : en mathématiques, on parle de fonction de variables aléatoires.

Selon « Le Figaro », « L’Effet papillon bat de l’aile »

Qui sont ceux qui combattent l’effet de serre et le chaos climatique ? Ce sont les partisans du « changement climatique global » !

En fait, slon le CNRS, « la bataille fait rage entre les spécialistes de la météo, des équations de Navier-Stokes, pour savoir si le papillon du Brésil influence le Texas »

Emergence et pensée du chaos

L’effet papillon a ses dénonciateurs d’arnaque ou prétendue telle

Un article du CNRS sur ce débat scientifique

Ceux qui affirment que l’effet papillon n’existe plus

Qu’est-ce que le chaos déterministe ?

Qu’est-ce que le climat

Qu’est-ce que la thèse controversée du changement climatique global prédictible

La formulation exacte qui en est à l’origine fut exprimée par Edward Lorenz lors d’une conférence scientifique en 1972, dont le titre était : « Le battement d’ailes d’un papillon au Brésil peut-il provoquer une tornade au Texas ? »

L’effet papillon est le nom poétique de la « sensibilité aux conditions initiales » du « chaos déterministe » de la Physique avec des « attracteurs étranges » découverts par le physicien Poincaré

L’effet papillon est lié à un type de fonctions mathématiques

Mais l’effet papillon, c’est aussi une propriété de la physique, du passage entre ordre et désordre et inversement

Climatologie et chaos déterministearticle353

Qu’est-ce qu’un attracteur étrange ?

Des exemples de chaos déterministe dans les systèmes amortis entretenus

La théorie du chaos et le météorologue Edwar Lorentz

L’effet papillon ou éléments chaotique dans le système climatique

Qu’est-ce que la turbulence ?

Théorie du chaos et effet papillon

Effet papillon et météorologie

La science classique s’arrête où commence le chaos

Propagation des erreurs et fiabilité des projections de la température globale de l’air

Quelques vidéos :

Université de tous les savoirs, le chaos

David Ruelle, Chaos, imprédictibilité, hasard

Variabilité climatique

Comprendre le chaos

Attracteurs étranges et effet papillon

L’effet papillon. Du chaos aux prévisions météo et projections climatiques

Effet papillon et théorie du chaos

Effet papillon et accélérateurs de Lorentz

L’effet papillon en électricité

Simple et déterministe veut-il dire prédictible ?

Un exemple de l’effet papillon en physique : la turbulence des fluides

Et l’effet papillon en climatologie existe bel et bien...

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