Changement climatique : pourquoi les maths, la physique et l'informatique sont nécessaires pour l'avenir
Alors que l'année 2024 a été la plus chaude jamais enregistrée, dépassant l'objectif de +1,5°C de l'Accord de Paris, la lutte contre le réchauffement climatique ne reposera pas uniquement sur les climatologues, les biologistes et les écologues. Les étudiants en maths, en physique ou en informatique ont aussi un rôle fondamental à jouer.
En octobre 2024, Nora a débuté une thèse à l’Institut Camille Jordan, une unité de recherche à Lyon (69) et spécialisée dans les mathématiques. Pourtant, son sujet de thèse n’a a priori aucun lien avec les mathématiques : "Je travaille sur la prédiction du risque de tsunamis, dans un contexte où ces événements extrêmes sont de plus en plus courants à cause du changement climatique", explique-t-elle.
On pourrait croire que pour travailler sur ce sujet, des études en océanographie seraient plus utiles. Pourtant, Nora a suivi un cursus de mathématiques et son profil est parfaitement adapté à la lutte contre le changement climatique.
Une coopération nécessaire
L’exemple de la doctorante illustre un phénomène plus large : des informaticiens, mathématiciens, physiciens ne sont pas rares à valoriser leurs connaissances pour travailler sur des questions écologiques ou de changement climatique.
"Le changement climatique oblige les disciplines à coopérer davantage. Sans cette pluridisciplinarité, il serait encore plus difficile de lutter contre", explique Anne-Laure Fougères, responsable de la majeure mathématiques, environnement, climat du M2 maths en action de l’université Claude Bernard Lyon 1. "Ce dialogue interdisciplinaire a considérablement augmenté ces dernières années", ajoute le responsable du M2, Simon Masnou.
Des disciplines permettant de prévoir les phénomènes climatiques
Cela soulève une question : pourquoi les climatologues, les écologues ou les biologistes ont besoin d’autres disciplines scientifiques ? Pour commencer, une partie des phénomènes climatiques sont en fait "physiques". "L’effet de serre, par exemple, c’est de la physique basée sur l’équilibre entre l’énergie qui entre sur Terre et celle qui repart", explique Julien Delanoë, responsable du M1 physique, environnement, procédés de l’université Paris-Saclay.
Mais les lois de la physique ne suffisent pas : les phénomènes climatiques et les écosystèmes biologiques sont très complexes et dépendent de beaucoup de facteurs. Par exemple, comment une espèce d’arbres invasive colonise une forêt ? Pour y voir plus clair, les scientifiques font des modélisations informatiques, qui "permettent de prévoir ce qu’il va se passer dans les prochaines années", explique Erwan Hingant, maître de conférences en mathématiques à l'université de Picardie Jules Verne (80).
Pour cela, les scientifiques commencent par traduire ces problématiques en équations, un pur travail mathématique. Pour Frédéric Paccaut, mathématicien au Laboratoire amiénois de mathématique fondamentale et appliquée, les mathématiques ont cette capacité de répondre à des questions diverses car "elles sont une manière assez universelle de formaliser un problème."
Et bien entendu, la modélisation entraîne aussi un besoin en informatique, car après l'élaboration des équations, le phénomène va être simulé par ordinateur. "Chaque discipline apporte sa brique à la compréhension des phénomènes", soutient Julien Delanoë.
Traitement de données climatiques
Le besoin en informatique se fait ressentir à un autre endroit : l’écologie, l’océanographie ou la climatologie collectent beaucoup de données dont il faut s’occuper.
C'est là qu'intervient Goulven Guillou, responsable pédagogique du master informatique, parcours ingénierie du logiciel, applications aux données environnementales de l’université de Bretagne Occidentale (29), qui forme les étudiants au traitement des données marines.
"Nous travaillons avec l’Ifremer qui collecte énormément de données sur les courants marins. Or, ils doivent trouver comment stocker ces données sans perdre d’information, les rendre disponibles aux chercheurs sur le long terme et les utiliser", présente-t-il. Autant de questions qui nécessitent une compréhension de l’informatique sous ses divers aspects : le stockage, les infrastructures, l’intelligence artificielle….
Faire bouger sa discipline
Diplômé de ce master d’informatique, Loïck Ducarme a trouvé un autre moyen de mettre à profit son parcours : minimiser l’impact du numérique sur l’environnement. Il est aujourd’hui référent numérique responsable chez Capgemini.
En effet, le développement et l’utilisation d’un logiciel a un impact : cela consomme de l’énergie et le logiciel demande du matériel informatique, donc des ressources naturelles, pour fonctionner. "Quand on comprend le cycle de vie d’un logiciel, on peut opter pour un design sobre, éviter des fonctionnalités inutiles et faire en sorte qu’il ne demande pas trop de serveurs informatiques pour tourner", explique le jeune diplômé.
Preuve de la nécessité de cette pluridisciplinarité, ces profils issus des sciences fondamentales comme les maths, la physique et l'informatique sont très recherchés dans le milieu de l'écologie. "On a plus d’offres de thèses que d’étudiants", rapporte Anne-Laure Fougères.
Face à l’urgence climatique, la collaboration scientifique semble indispensable.
