vendredi 21 novembre 2014

L'effet Sénèque : Pourquoi le déclin est il plus rapide que la croissance ?

Article original de Ugo Bardi, publié le 29 Aout 2011 sur le site http://cassandralegacy.blogspot.fr
Traduit par le blog http://versouvaton.blogspot.fr


"Ce serait une consolation pour la faiblesse de nous-mêmes et de nos travaux si toutes les choses devaient périr aussi lentement qu'elles viennent à être, mais tel qu'il en est, les augmentations se font lentement, mais le chemin de la ruine est rapide." Lucius Anneaus Sénèque, Lettres à Lucilius, n. 91

N'avez-vous pas trébuché, parfois, sur quelque chose qui semble faire beaucoup de sens, sans que vous puissiez dire exactement pourquoi? Pendant longtemps, j'ai eu à l'esprit l'idée que lorsque les choses commencent à aller mal, ils ont tendance à aller mal rapidement. Nous pourrions appeler cette tendance «effet Sénèque» ou la «falaise Sénèque," de Lucius Anneaus Sénèque qui a écrit que "la croissance se fait lentement, mais le chemin de la ruine est rapide."

Se pourrait-il que la falaise de Sénèque est ce à quoi nous sommes confrontés en ce moment? Si c'est le cas, alors nous sommes en difficulté. Avec un pic de production de pétrole maintenant ou un pic à venir, il est difficile de penser que nous allons voir une douce pente de descente de l'économie. Au contraire, nous pourrions voir une baisse si rapide que nous ne pourrons que l'appeler «effondrement». Les symptômes sont tous là, mais comment prouver que c'est ce qui est réellement en magasin pour nous? Il ne suffit pas de citer un philosophe romain qui a vécu il y a deux mille ans. Nous devons comprendre les facteurs qui pourraient nous amener à tomber beaucoup plus vite que nous avons grandi jusqu'à présent. Pour cela, nous avons besoin de faire un modèle et voir comment les différents éléments du système économique peuvent interagir les uns avec les autres pour produire l'effondrement.

J'ai travaillé sur cette idée pendant un certain temps et maintenant je pense que je peux faire un tel modèle. C'est ce que le reste de cet article va développer. Nous verrons qu'une falaise de Sénèque peut en effet faire partie de notre avenir si nous continuons à agir comme nous avons agi jusqu'ici (et comme nous le ferons probablement). Mais entrons dans les détails.

Les modèles de croissance et de déclin


Le paradigme de tous les modèles de croissance et de déclin est le modèle de Hubbert. Voici comment il est apparu pour la première fois, dans un article publié par Marion King Hubbert en 1956 où il a montré sa prédiction pour la production de pétrole brut des États-Unis dans les 48 états inférieurs.


Si vous êtes intéressé par ce sujet, vous avez probablement vu cette parcelle de nombreuses fois et vous savez aussi que cela a fonctionné très bien comme une prédiction. La production de pétrole aux États-Unis a atteint un pic comme Hubbert l'avait dit , en 1970. Le modèle de Hubbert a été montré pour être une bonne description de nombreux cas historiques de régions productrices de pétrole, comme indiqué, par exemple, par Adam Brandt dans son document de 2007. "Test de Hubbert". Il travaille non seulement pour le pétrole, également pour d'autres ressources minérales et des ressources biologiques renouvelables lentement, comme les baleines (Bardi, 2007).

Nous pouvons prendre le modèle de Hubbert comme une première étape pour la description d'un système économique fondé sur l'exploitation d'une ressource non renouvelable. L'idée qui sous-tend le modèle est que l'exploitation commence avec les meilleurs ressources celle avec le retour sur investissement le plus élevés. Puis l'épuisement force lentement l'industrie à se déplacer vers des ressources au rendement plus faible. Les bénéfices tombent et la capacité de l'industrie à investir dans de nouvelles extraction tombe en conséquence. Cela ralentit la croissance et, à terme, provoque la diminution de la production (Bardi et al. 2010). Ainsi, c'est un modèle très général qui pourrait décrire non seulement les cas régionaux, mais des civilisations entières. La plupart des civilisations agraires du passé ont été basées sur une ressource épuisable, sol fertile, comme je l'ai dans un précédent post en 2009.

Cependant, le modèle de Hubbert ne génère pas l'effet Sénèque. Non seulement la courbe de production est normalement supposé être symétrique, mais il y a plusieurs cas historiques où elle est biaisé vers l'arrière; quelque chose que nous pourrions appeler l'effet «anti-Sénèque". La prévalence de ces cas dans la production de pétrole a conduit Brandt (2007) pour affirmer que (p. 27) ".... il n'y a tout simplement aucune preuve dans les données historiques que les taux de déclin seront généralement plus forts que les taux de croissance. Cela devrait être considérées comme une nouvelle réconfortante pour ceux qui s'inquiètent de ce que la baisse rapide de la production entraînant une perturbation supplémentaire à celle déjà prévue par le passage du pétrole conventionnel à ses substitus".

Très bien, mais il y a un problème. Les résultats présentés par Brandt sont tous des cas régionaux et il ne pouvait pas en être autrement. Mais, dans un cas régional, lorsque les coûts d'extraction augmentent, les opérateurs se déplacent tout simplement vers des régions où les coûts sont moins élevés. Qu'est-ce qui se passe quand il n'y a pas de nouvelle région vers où déménager? Qu'est ce qui arrive quand vous examinez la tendance mondiale? Est ce que les gens abandonnent tout simplement l'extraction, comme c'est implicitement supposé dans le modèle de Hubbert, ou vont-ils essayer plus fort? Et dans ce dernier cas, que se passe-t-il?

Bien sûr, nous ne disposons pas de données historiques pour l'ensemble du cycle de production de pétrole, dans le monde entier. Mais il existe des modèles qui sont plus sophistiqués que le modèle de Hubbert et qui peuvent nous en dire plus sur les tendances à travers le monde. L'un est le modèle "World3" utilisé pour l'étude "Les limites de la croissance", d'abord publié en 1972. Ce modèle est basé sur des hypothèses contrairement à celles à la base du modèle de Hubbert (voir mon billet comparant les deux modèles), mais il estime que l'économie mondiale dans son ensemble. Voici les résultats des scénario de base de la version 2004.



Ici, nous voyons clairement que les courbes de la production alimentaire et la production industrielle sont biaisés vers l'avant. C'est l'effet Sénèque; quelque chose qui semble être une tendance générale de ces modèles. Pour une vue encore plus clair de cette tendance, voici un graphique tiré de la couverture de l'édition 2004 de "Les limites de la croissance".



Maintenant, qu'est ce qui crée l'effet Sénèque dans un modèle complexe comme "World3" mais pas dans un modèle simple comme celui de Hubbert? Pour comprendre ce point, je vais essayer maintenant de construire des modèles du monde simples ("taillée pour l'esprit") et de voir quels sont les paramètres à l'origine de ces courbes penchées en avant. Nous verrons que l'asymétrie est principalement causée par un facteur que l'on peut appeler la «pollution».

Modélisation du monde, taillée pour l'esprit


"Taillée pour l'esprit» est un terme inventé par Seymour Papert dans son livre "Tempêtes de l'esprit" (1980). L'idée est que, pour être convaincu qu'un certain phénomène est réel, ou qu'il peut arriver pour de vrai, vous avez besoin de comprendre ce qui le rend réel. Pour cela, un modèle doit être assez simple que vous puissiez lui donner un sens dans votre esprit. Ce fut l'un des problèmes avec "The Limits to Growth" étude de 1972; le modèle est si complexe que les gens ont tendance à ne pas croire ses résultats principalement parce qu'ils ne comprenaient pas comment le modèle fonctionnait, comme je le montre dans mon livre sur ce sujet (Bardi 2011). Donc, nous allons voir si nous pouvons faire des modèles du monde taillée pour l'esprit, en essayant d'expliciter leur relation avec la thermodynamique. Telle est la teneur d'une présentation que j'ai donnée en Espagne cette année, "l'entropie, le pic pétrolier et la philosophie stoïque".

Pour la construction de ces modèles, je vais utiliser "la dynamique du système", la même méthode utilisée pour l'étude "Les limites de la croissance". Il s'agit d'une méthode de simulation basée sur la description des systèmes comme étant composé de «stocks» liés les uns aux autres par des «flux» contrôlés par des «vannes». L'exemple classique de ce type de systèmes est celui d'une baignoire. La baignoire est le stock; vous pouvez la remplir à l'aide d'un courant d'eau, ou vous pouvez la vider en laisser l'eau d'écouler. C'est ce qu'on appelle "la dynamique de la baignoire" et vous pouvez lire un bon article sur ce sujet par Linda Sweeney et John Sterman. Il ne devrait pas être nécessaire de dire qu'une baignoire doit obéir aux lois de la physique, mais parfois il l'est. Vous devez vous rappeler que la masse doit être conservée afin de comprendre comment une baignoire se remplit ou se vide. Plus généralement, l'énergie doit être conservé - c'est la première loi de la thermodynamique. Vous devez vous rappeler également la deuxième loi de la thermodynamique qui dit que dans tout ce qui arrive spontanément, l'entropie doit augmenter. En fin de compte, le fait que l'eau s'écoule à partir du drain d'une baignoire doit faire avec l'augmentation de l'entropie de l'univers.

Donc, nous allons essayer de faire un modèle simple, taillée pour l'esprit, qui décrit comment un système économique exploite une ressource non renouvelable. Nous commençons avec un stock que nous appelons «Ressources». Nous supposons qu'il s'agit d'un stock d'énergie sur la base de l'idée que l'énergie peut être transformée en d'autres types de ressources (disons, métaux), mais pas l'inverse. La ressource pourrait être, par exemple "du pétrole brut", qui est la principale ressource sur laquelle repose notre civilisation. Ensuite, nous avons une autre boîte que nous appelons «Capital» que représente l'énergie stockée dans lds formes qui peuvent être utilisés. Nous pourrions dire que ce stock est une section de l'économie; disons, "l'industrie du pétrole" ou qu'il représente toute une civilisation. Ensuite, nous attirons les flux d'énergie du stock de ressources vers le capital et vers la dissipation de la chaleur à basse température, comme la seconde loi de la thermodynamique le commande. Voici le modèle.



C'est le même modèle que j'ai montré dans des posts précédents (par exemple ici), mais ici je me suis tourné de 90 degrés dans le sens horaire afin de souligner le fait que l'énergie va "vers le bas" depuis des potentiels thermodynamiques élevées vers des potentiels thermodynamiques inférieurs; Tout comme ce que l'eau fait dans une baignoire ou dans une fontaine. Contrairement au cas d'une fontaine ou d'une baignoire, cependant, ici, le débit est régi par rétroaction: les ressources sont transformées en capital en proportion de la quantité de ressources et de capital. Notez également que la ressource se désintègre en partie sans rien produire (Rate3). C'est en raison de l'inefficacité du processus de production; penser à des déversements de pétrole ou de gaz naturel ventilés et brûlés.

Comme vous le voyez, la courbe de production (Rate1 sur la figure) est en forme de cloche et symétrique. Ce modèle, en effet, est équivalent au modèle de Hubbert (Bardi et Lavacchi 2009). Le problème est que vous pouvez jouer autant que vous voulez avec le modèle, changer les valeurs des trois constantes, mais les courbes ne montrera pas l'effet Sénèque; c'est-à-dire que le déclin ne sera pas plus rapide que la croissance. Donc, nous manque quelque chose, ici?

Il semble que, en effet, il nous manque un élément qui, lui, est présent dans les modèles mondiaux de l'étude "The Limits to Growth". Ce qui nous manque, c'est la pollution ou, pour mieux dire, les effets de la pollution. Dans le modèle simple ci-dessus, l'énergie dégradée est sans danger dissipée dans l'espace; il n'a pas d'effet sur les autres éléments du modèle. Mais nous savons que, dans le monde réel, ce n'est pas vrai. La pollution a un coût: de l'argent et des ressources doivent être dépensés pour la combattre; que ce soit l'eau ou l'empoisonnement de l'air ou des effets tels que le réchauffement climatique.

Afin de simuler les effets de la pollution, nous pouvons définir comme un troisième stock qui draine l'énergie du stock de capital en proportion de la taille des stocks de capital et de pollution. Notez que, comme il y a plusieurs constantes, j'ai regroupé sous le nom de "l" (de l'expression «perte/loss») ceux qui vont directement à partir d'un stock dans l'espace (L1, L2, L3). J'ai gardé la lettre «k» pour les flux qui vont d'un stock à l'autre. Voici le modèle. Je vous montre un exemple de sortie où j'ai choisi les paramètres qui mettent l'accent sur l'effet de Sénèque.



Les paramètres de cette course sont k1 = 0,03. k2 = 0,3, l1 = 0, l2 = 0,01, l3 = 0,015, Ressources (t0) = 1, Capital (t0) = 0,001, la pollution (t0) = 0,001

Voici la courbe de production, seule, à partir d'un terme différent.


Ainsi, le modèle peut générer une courbe de production assimilée-Sénèque qui montre clairement la "falaise de Sénèque". Elle monte lentement, puis s'effondre rapidement. Comme le dit Sénèque, "le chemin de la ruine est rapide."

Maintenant, pouvons-nous dire avec des mots ce qui génère la falaise de Sénèque? Oui, nous le pouvons. Ça s'organise comme ceci: d'abord, considérer que l'effet de la pollution est de drainer le capital économique. Deuxièmement, considérer que le stock de pollution se développe en se nourrissant du stock "économie"  - il doit attendre que l'économie ait augmenté avant de pouvoir se développer. C'est ce délai qui provoque une augmentation du taux de drainage de l'énergie comme le processus se poursuit. Comme la taille du stock "économie" détermine le taux de production, nous voyons aussi que ce paramètre descend rapidement après le pic. C'est l'essence même de l'effet Sénèque.

Passons maintenant plus en profondeur dans le modèle. Quelle est exactement cette «pollution» qui provoque tant de problèmes? C'est ce que les auteurs des "Limites de la croissance" ont appelé "pollution persistante" pour montrer que c'est quelque chose de différent du rayonnement infrarouge disparaissant dans l'espace sans faire de dégâts. Il s'agit d'un concept très général qui comprend tout ce qui est généré par le capital et drainera les ressources du capital. La catastrophe de Fukushima est un bon exemple de la pollution comme rétroaction qui mord l'industrie qui l'a produit. Ca pourrait être un empoisonnement de l'air ou de l'eau. Ça pourrait être le réchauffement climatique et il pourrait aussi y avoir des guerres. Les guerres sont de grands producteurs de pollution et une guerre nucléaire ferait que l'effet Sénèque aurait lieu presque instantanément.

Maintenant que nous comprenons comment le modèle fonctionne, nous pouvons revenir à l'étude de Brandt et expliquer pourquoi dans la majorité des cas historiques de la production de pétrole, les courbes sont symétriques ou montrent des formes "anti-Sénèque". Nous avons dit que l'effet Sénèque est généré par la pollution; oui, ce résultat ne signifie pas que l'extraction du pétrole ne produit aucune pollution? Pas du tout, bien sûr. Cela signifie seulement que ceux qui extraient du pétrole n'ont pas à payer pour la pollution qu'ils produisent. Pour faire un exemple pratique, dans le cas de l'extraction du pétrole des États-Unis des 48 états inférieurs, la pollution persistante a principalement pris la forme de CO2 et autres gaz à effet de serre ajouté à l'atmosphère. C'est un facteur qui ne nous a pas encore mordu, mais, finalement, quelqu'un devra payer pour les dommages causés par la formation du réchauffement climatique. Lorsque le note viendra - et elle vient - nous découvrirons peut-être qu'elle est plus chère que ce que nous pouvons nous permettre de payer.

Est ce que le progrès technologique peut nous sauver de la falaise de Sénèque? Eh bien, pas automatiquement. En fait, il pourrait rendre la falaise plus raide! Une façon de simuler la technologie est de supposer que les constantes du modèle ne sont pas constantes mais varient durant l'avancement des cycles. Par exemple, une augmentation de la valeur de la constante "k1" correspond aux améliorations technologiques dans la capacité à exploiter la ressource. Cela augmentera la quantité totale produite à la fin du cycle, mais générera également une chute abrupte après le pic, comme je l'ai expliqué dans un de mes documents (Bardi 2005). Une idée plus intéressante serait de modifier le modèle par une baisse progressive de la constante "k2". Cela devraient stimuler le développement de technologies qui réduisent la production de pollution. En d'autres termes, le modèle nous dit que "la production propre" est une bonne idée dans le sens où elle aurait tendance à rendre le cycle de production plus symétrique.

Vous pouvez essayer d'autres façons de modifier le modèle, par exemple en augmentant sa complexité en ajoutant plus de stocks. Que diriez-vous d'un stock "de la bureaucratie" qui s'accumule et dissipe l'énergie? Eh bien, il agira de même que le stock "pollution"; peut-être pourrions-nous dire que la bureaucratie est une forme de pollution. Par ailleurs, de toute façon, avec l'ajout de ce stock, le modèle se rapproche du modèle de Tainter qui dit que les civilisations déclinent et s'effondre en raison d'une augmentation de la complexité qui apporte plus de problèmes que d'avantages. Si vous continuez d'ajouter plus d'éléments au modèle, à la fin vous obtenez quelque chose qui peut être similaire au modèle "World3" utilisé dans l'étude "The Limits to Growth". Nous avons vu précédemment la dessus que ce modèle génère des courbes asymétriques par l'avant.

Il existe de nombreuses façons de modifier ces modèles et l'effet Sénèque n'est pas la seule issue possible. Jouer avec les constantes que vous pouvez également générer le comportement inverse; c'est la courbe "anti-Sénèque", avec le déclin plus lent que la croissance. Comme on peut s'y attendre, cela se produit à l'aide des constantes qui réduisent au minimum l'accumulation de la pollution persistante. Mais, en général, l'effet Sénèque est une option «robuste» de ce type de modèles et il agit pour une grande variété d'hypothèses. Vous ne pouvez ignorer la falaise Sénèque qu'à vos propres risques.

L'effet Sénèque dans le monde réel


Avons-nous des exemples historiques de l'effet Sénèque? Eh bien, plusieurs, mais pas beaucoup pour laquelle nous disposons de données quantitatives. La civilisation romaine, par exemple, a pris environ sept siècles à atteindre son apogée et à peu près de trois siècles pour tomber, au moins dans sa partie occidentale (et Sénèque lui-même peut avoir perçu le déclin romain à son époque). Toutefois, les données que nous avons sur des paramètres tels que la population romaine ne sont pas assez bon pour voir l'effet sous la forme d'une courbe asymétrique avant.

Nous semblons avoir ces données, à la place, pour la civilisation maya. Voici une image prise de Dunning et al (1998). L'échelle horizontale est très longue: 10.000 ans à partir de la limite Pléistocène / Holocène.


Dans ce cas, la pollution prend la forme de l'érosion des sols qui draine les ressources en capital et génère l'effondrement de la population. Nous devons être prudents avec cette interprétation, parce que certains auteurs pensent que l'effondrement maya a été provoquée par le changement climatique. Mais le modèle de monde développé ici semble être compatible avec les données historiques.

Pour quelque chose de plus proche de nous, voici une image tirée de l'article de Dmitry Orlov "Le pic pétrolier est l'histoire". Il montre la production pétrolière russe.




L'Union soviétique était une économie presque fermée avant de s'effondrer; un «mini-monde» en lui-même. Remarquez comment la production pétrolière russe a baissé rapidement après le pic; une falaise Sénèque classique. Notez également comment la production a repris par la suite. À un certain point, l'Union soviétique a cessé d'exister en tant que système économique isolé et il est devenu une partie du système économique du monde entier. À ce moment, le modèle simple que nous utilisons ne fonctionne plus; probablement parce que le stock de capital a reçu un afflux de ressources qui venait d'une région à l'extérieur du modèle.

Conclusion: un banquet de conséquences


Très souvent, nous n'arrivons pas à comprendre les effets retardés de nos actions. John Sterman nous rappelle ce point dans un discours sur le réchauffement climatique en citant Robert Louis Stevenson comme disant, «Tout le monde, tôt ou tard, s'assoit à un banquet de conséquences." Les modèles présentés ici nous disent que la falaise Sénèque est le résultat de conséquences tardives.

Comme toujours, l'avenir est quelque chose que nous construisons avec nos actions et les modèles peuvent seulement nous dire quel genre de mesures nous conduira, à terme, à un certain résultat. Utilisé de cette façon, les modèles peuvent être extrêmement utiles et peuvent même être appliqué aux systèmes qui sont beaucoup plus modestes que toute une civilisation, par exemple pour une seule entreprise ou à nos relations personnelles avec d'autres personnes. Dans tous les cas, l'effet Sénèque sera le résultat de beaucoup d'efforts pour que tout fonctionne comme d'habitude. De cette façon, nous pouvons avoir une pénurie plus rapide de la ressource qui maintient le système en marche: qu'il s'agisse d'une ressource physique ou une réserve de bonne volonté. La manière d'éviter ce résultat peut être de laisser le système fonctionner comme il veut, sans essayer de le forcer à aller dans le sens que nous voulons aller. En d'autres termes, nous devons prendre les choses dans la vie avec un certain stoïcisme, comme l'aurait probablement dit Sénèque lui-même.

Pensant à la situation mondiale et aux problèmes qui se posent, le réchauffement climatique et l'épuisement des ressources, ce qui les modèles nous disent, c'est que la falaise de Sénèque peut être le résultat inévitable de mettre trop de pression sur les ressources naturelles déjà très appauvries. Nous devrions essayer, à la place, de développer des actions possibles des ressources commes les énergies renouvelables (ou nucléaire). Dans le même temps, nous devons éviter d'exploiter les ressources hautement polluantes et coûteuses tels que les sables bitumineux, schistes bitumineux, pétrole en eau profonde, et, en général, l'application de la philosophie "creuse, Baby, creuse". Toutes ces stratégies sont des recettes de malheur. Malheureusement, ce sont aussi des exemples de exactement ce que nous faisons.

Je ne sais pas ce que Sénèque dirait s'il pouvait voir cet effort planétaire que nous faisons afin de mettre en pratique l'idée qu'il a exprimé dans sa lettre à son ami, Lucilius. Je peux seulement imaginer qu'il le prendrait avec un certain stoïcisme. Ou, peut-être, il le commenterait avec ce qu'il a dit dans son "De Providentia" "Laissez la nature faire affaire à sa guise avec la matière qui lui appartient, soyons joyeux et courageux face à tout, pensant que ce n'est rien de ce qui nous appartient qui périt."

Merci à Dmitry Orlov pour avoir été la source d'inspiration pour ce post avec son article «Le Peak Oil est l'Histoire".

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