Suivre l'ampleur de plusieurs événements naturels catastrophiques et tracer un graphique du nombre d'épisodes de chacun qui se sont produits au cours de l'histoire donne un résultat qui ne peut être ignoré. Bien au contraire, ce que le graphique révèle, c'est une courbe très définie qui montre heureusement que plus la capacité de dévastation est forte, moins l'épisode survient. Par exemple, très peu de tremblements de terre sont dévastateurs, mais de petits tremblements de terre se produisent fréquemment, la plupart d'entre eux si faibles que les gens ne les perçoivent pas et ils ne sont détectés que par des capteurs très sensibles. Ces informations sont essentielles pour le calcul des risques associés.

Cependant, cette dépendance n'est pas toujours aussi évidente et ne s'ajuste pas à la même fonction mathématique, en particulier dans le cas d'événements plus importants. Álvaro Corral et lvaro González, chercheurs du Centre de Recherche Mathématique (CRM) et du Département de Mathématiques de l'UAB, ont réalisé l'analyse statistique la plus précise existant à ce jour de l'ensemble des phénomènes naturels susceptibles de provoquer des catastrophes :tremblements de terre, ouragans, feux de forêt, impacts de météorites, pluies torrentielles et affaissement de terrain causés par des phénomènes karstiques (dans lesquels les eaux souterraines érodent la roche).

Après avoir analysé les données de milliers d'épisodes différents de chacun de ces phénomènes naturels, les chercheurs ont pu utiliser une même technique mathématique pour décrire les fonctions liées à la fréquence de ces phénomènes et la valeur de leur amplitude ou de leur taille. La plupart d'entre eux sont régis par la loi du pouvoir, dans lesquels les événements se produisent d'autant plus fréquemment qu'ils sont petits, sans aucune définition d'une taille "normale" ou typique.

Néanmoins, la fréquence des autres événements, comme les incendies de forêt, suit une distribution mathématique différente, connue sous le nom de distribution lognormale, qu'il s'agisse de petits épisodes ou d'incendies dévastateurs qui peuvent brûler jusqu'à des centaines de milliers d'acres de terres.

L'étude a permis de préciser exactement comment ces fonctions s'ajustent dans chaque cas, et s'ils restent valables ou non pour les cas limites (par exemple, événements de très grande magnitude), dans le but d'utiliser les mêmes schémas pour décrire des événements d'une grande variété de grandeurs et aussi d'origines très différentes.

"Grâce à cette étude, il y aura une amélioration des estimations des risques d'événements catastrophiques se produisant dans différentes parties du monde, en fonction du registre historique de chaque région, " Affirme lvaro Corral.

Les scientifiques trouvent remarquable que des phénomènes naturels aussi divers suivent une distribution de loi de puissance. Selon Corral, "Certaines interprétations indiquent que cela se produit lorsque le phénomène affiche ce qu'on appelle un comportement 'avalanche', libérant rapidement l'énergie accumulée au fil du temps; mais il reste encore beaucoup à étudier dans ce domaine."

Par exemple, les feux de forêt font exception à la règle, étant donné qu'elles pourraient aussi être définies comme des « avalanches » libérant soudainement de l'énergie accumulée sous forme de biomasse. "Nous ne savons pas en détail pourquoi certains phénomènes d'"avalanches" suivent une distribution lognormale, et cela contredit en fait les études précédentes. De meilleurs modèles physiques seront nécessaires pour expliquer l'ampleur atteinte par ces processus, ", soulignent les auteurs.

La recherche, publié récemment dans la revue Sciences de la Terre et de l'Espace , a été dirigé par Álvaro Corral, chercheur au Centre de Recherche Mathématique (CRM) et au Département de Mathématiques de l'UAB, la Graduate School of Mathematics de Barcelone et le Complexity Science Hub Vienna, en collaboration avec lvaro González, également du Centre de recherche mathématique (CRM).