Percolation


Percolation

La percolation est un processus physique critique qui décrit pour un système, une transition d’un état vers un autre.

C'est un phénomène de seuil associé à la transmission d'une « information » par le biais d'un réseau de sites et de liens qui peuvent, selon leur état, relayer ou non l'information aux sites voisins.

Ce phénomène a été étudié pour la première fois en 1957 par Hammersley qui cherchait à comprendre comment les masques à gaz des soldats devenaient inefficaces. Le terme de percolation vient du phénomène similaire qu'est le passage non plus d'un gaz, mais de l'eau à travers le percolateur de la machine à café qui est un filtre au même titre que le masque à gaz. (Dans ce cas l'information est le fluide, eau ou gaz, et les sites sont les pores du filtre qui relayent l'information s'ils ne sont pas bouchés)

Le seuil de percolation correspond à l'apparition au sein du système d'un amas de taille infinie. Cette apparition est décrite mathématiquement comme étant une « transition de phase du second ordre ».

Sommaire

En physique des fluides

À partir d'une certaine quantité critique de fluide sur une cloison, un pont s'établit permettant au fluide de la traverser.

En mathématiques

La théorie mathématique de la percolation repose sur l'étude probabiliste d'apparition des amas en fonction des fractions de phases en présence.

En écologie

zone-tampon de percolation d'eaux de ruissellement (éventuellement torrentielles)

En écologie urbaine, la percolation de l'eau est recherchée pour limiter les inondations, et subséquemment les sécheresses.

L'écologie du paysage s'intéresse à la capacité des espèces et des individus à se déplacer dans l'espace, ce qui nécessite de mesurer la connectivité écologique qui traduit la connectivité fonctionnelle entre habitats naturels ou semi-naturels, et des taux de migration (ou de dispersion), associés à des comportements complexes et aux aléas climatiques.. une grande part des migrations se faisant de plus, de nuit. Ceci nécessite des méthodes souvent très coûteuses et délicates, comme le radio-pistage, la détection et/ou photographie automatique, les pièges à traces, ou les méthodes de capture-marquage-recapture.
La théorie de la percolation est un des outils théoriques testés pour l'étude et la modélisation de la capacité d'individus et de population à migrer (en flux) entre les grains ou taches du paysage, ce dernier étant en quelque sorte comparé à un milieu poreux dans lequel chaque espèce circule plus ou moins facilement.

Voir aussi

Plus généralement en théorie des systèmes dynamiques

En théorie des systèmes dynamiques, la percolation est la transformation d'un état (ou une phase) d'un système en

Formes du processus de mutation à l'intérieur du système

La mutation se produit en deçà ou au-delà d'un seuil critique, masse critique ou seuil de percolation. En dessous du seuil, le processus avorte, au-dessus il y a changement d'état (ou de phase) avec progression souvent exponentielle.

Cette mutation se produit soit de façon soudaine et abrupte, soit en passant par une phase de transition plus ou moins indécise et plus ou moins chaotique ou au contraire peu active (stase).

Exemples pratiques

On trouve des exemples de changement d'état ou de phase à partir d'un certain seuil dans de nombreux domaines, tant humains et sociaux (Pôle de développement) que physiques (Fission nucléaire).

En pédologie

La percolation est un écoulement d'eau dans la couverture pédologique, sous l'effet de la gravité. La Loi de Darcy décrit le lien entre hauteur d'eau et vitesse de percolation, par exemple dans le cas d'une eau de surface qui alimente une nappe phréatique.

En économie

La théorie de la percolation qui étudie les systèmes hétérogènes et désordonnés fournit une approche complémentaire en économie. Elle permet d'étudier la propagation d'une information (technologie, prix, comportement, opinion, etc.) sur une structure aléatoire et hétérogène où un ensemble d'éléments (agents, entreprises, etc.) sont en réseau.

Parmi les sujets d'applications de la percolation en économie : les réseaux d'organisations, les marchés boursiers, les territoires, l'intégration de marché, la dominance d'une technologie ou d'une convention, etc.

Dans la vie courante

Vers 1800, le français Jean Baptiste de Belloy, archevêque de Paris, invente le système de la percolation du café et de la première cafetière (appelée aussi le dubelloire ou la débelloire).

Dans l'hôtellerie, le thé infusé est obtenu par percolation sous haute pression, tout comme le café expresso.

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