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15 mars 2017
Vers une Physique Statistique des Événements Extrêmes Climatiques

The scatter plot displays the daily values of the instantaneous dimension d - the higher d, the more unpredictable is the atmospheric circulation - and the persistence θ - the lower θ the more stable is the atmospheric circulation - of the sea level pressure field (in hPa) extracted from the NCEP Database. The colorscale represents the North Atlantic Oscillation (NAO) index. See [2] for explanations.

Pour l’instant, l’application de la théorie des valeurs extrêmes était limitée aux systèmes qui décrivent la dynamique d’un point dans le temps. Ce cadre est utile pour étudier des phénomènes physiques localisés comme par exemple les extrêmes de température atmosphérique mesurés à un endroit spécifique. Cependant, il n’existe pas de théorie pour étudier la dynamique chaotique des systèmes spatialement étendus, ce qui est pertinent pour modéliser plusieurs extrêmes géophysiques comme les tempêtes extratropicales étendues sur une surface des plusieurs milliers de Km. Etant donné que la dynamique détermine la récurrence des observations, nous avons étudié plusieurs classes des systèmes d’un point de vue théorique et numérique, en déterminant les conditions nécessaires pour l’application de la théorie des valeurs extrêmes quand la dynamique est perturbé avec du bruit stochastique [1]. Ce cadre est pertinent aux applications géophysiques ou la turbulence à petite échelle ainsi que l’incertitude sur les mesures jouent le rôle du bruit.  Nous avons transformés ces théorèmes mathématiques en outils numériques qui nous ont permit de caractériser les récurrences des champs de pression atmosphérique de 1948 jusqu'au aujourd'hui [2]. Cet étude démontre que les extrêmes géophysiques sont origines par des extrêmes des systèmes dynamiques. Les métriques des systèmes dynamiques nous permettent de déterminer la rareté et la prédictibilité des champs de circulation atmosphérique  avant  de faire un modèle de prévision météorologique. L’analyse d’un champ journalier demande seulement un second sur un ordinateur portable. Les résultats pour l’Atlantique du Nord sont  régulièrement
mise à jour a cet adresse.

[1] Valerio Lucarini, Davide Faranda, Ana Cristina Gomes Monteiro Moreira de Freitas,Jorge Miguel Milhazes de Freitas, Mark Holland, Tobias Kuna, Matthew Nicol, Mike Todd, Sandro Vaienti. Book: Extremes and Recurrence in Dynamical Systems. ISBN 978-1-118-63219-2, 312 pages, Wiley, 2016.


[2] Davide Faranda, Gabriele Messori and Pascal Yiou. Dynamical proxies of North Atlantic predictability and extremes. Scientific Reports, 7-41278, 2017.

 

Maj : 15/03/2017 (110)

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